Istraživači rade na kombiniranju polimera i substrata od metalne folije s TFT pozadinom kako bi ponudili savitljive zaslone komercijalnim korisnicima. Moguće vojne primjene su raznolike

Proizvođači zaslona godinama su željeli napraviti tanak, proziran, savitljiv substrat s propusnim svojstvima kao kod onih na staklenoj podlozi. Savitljivi zasloni nude mnoge potencijalne dobiti u odnosu na druge tehnologije izrade zaslona, a najvažnije su smanjena težina i debljina, poboljšana robusnost te različiti faktor oblika. Takva svojstva čine savitljive zaslone vrlo atraktivnima za različite elektroničke proizvode – od mobilnih telefona i ručnih računala pa do igračaka, elektroničkih knjiga i ostaloga. Savitljivi zasloni tako postaju vrlo interesantni za tržište, zbog čega su glavni svjetski proizvođači elektronike, plastike te tiska investirali velika sredstva u razvoj polimera, metalnih folija i tehnologiju prerade na nižim temperaturama. Sve to vodi ka eventualnoj masovnoj proizvodnji savitljivih zaslona od tekućih kristala (LCD) i organskih svijetlećih dioda (OLED) za potrebe civilnih i vojnih korisnika. Američka je vojska ustanovila Inicijativu za savitljive zaslone (FDI), proizvodno-istraživačko-razvojno središte – vrijednost je procijenjena na 43,6 milijuna USD, a povezana je sa sveučilištima. Cilj inicijative je ubrzati komercijalizaciju emisijskih i refleksivnih zaslona te TFT pozadinske tehnologije na polimernoj i metalnoj podlozi (substratu). Savitljivi zasloni su mnogo robusniji nego oni na staklenoj (krutoj) podlozi, troše manje struje, te se mogu rabiti kao lagana prijenosna računala koja se mogu nositi na ruci ili rukavu i biti uporabljeni na bojištu za komunikacije i dobivanje informacija.

OLED zasloni na staklenom substratu već se rabe u konzumnoj elektronici kao što su digitalne kamere i električni brijači aparati, ali prvi proizvodi koji će inkorporirati savitljive zaslone biti će elektroničke knjige, papir i notesi. Tvrtke Phillips, E Ink te Toppan surađuju na e-knjizi koja liči na papir, a u planu je komercijalizacija u bliskoj budućnosti. Sony i Matsushita pripremili su svoju verziju e-knjige. Prvu komercijalnu primjenu elektroničkog papira predstavila je. tvrtka Xerox 2003. godine.
Iako su svi produkti prvobitno bili izrađeni na staklenom substratu, stvarni cilj bio je prijelaz na savitljivi substrat. Sharp je predstavio 10 cm polisilikonski TFT zaslon u boji izrađen na savitljivoj plastici, a Sony i Toshiba razvili su sličnu tehnologiju. Polymer Vision, dio tvrtke Phillips, proizvodi organski bazirane zaslone s aktivnom matricom, dijagonale 10 cm, rezolucije 320 x 240 točkica, a koje se može zarolati na radijus od 2 cm. Zaslon kombinira 25 mikrometara debelu pozadinu s aktivnom matricom koja sadrži polimerni elektronički upravljač točkicama, sa 200 mikrometara debelom prednjom pločom načinjenom od elektroničke tinte razvijene od tvrtke E Ink. Tvrtka SiPix izradila je inovativni zaslon s aktivnom matricom i elektroničkim papirom za aplikacije koje zahtijevaju visoku razlučivost. Čitak kao na papiru, ispisani materijal je vidljiv na sunčevoj svjetlosti pri kutu gledanja od gotovo 180 stupnjeva. Mala potrošnja energije, različite dimenzije u kojim se uređaji mogu izvesti i oblici zaslona te boja čine ovaj zaslon vrlo interesantim za različite aplikacije. Mogućnost vojne uporabe je također vrlo izgledna.

Najbolji pristup

Elektroforetski zasloni (EPD) predstavljeni 1969. godine vrlo su reflektivni. Pod utjecajem dovedenog električnog polja, nabijene bijele čestice putuju kroz obojeni dielektrik kako bi proizvele prikaz koji reflektira boju površine bilo čestica bilo dielektrika. SiPix-ov je EPD poznat po širokom vidljivom kutu, “pamćenju” slike i maloj potrošnji energije
Inženjeri su više od 20 godina isprobavali različite tehnologije savitljivih zaslona. Svaka je tehnologija imala svoje nedostatke ali je uvijek, radom i istraživanjima,
bilo pronađeno nko novo rješenje problema kao što je proizvodnja, savitljivost, izdržljivost, niska cijena, razlučivost, kontrast, rad u boji, kut gledanja te brzina osvježavanja slike. Bob Pinnel, vodeći tehnolog pri US Display Consortium (USDC, San Jose, Kalifornia), tvrdi kako razvojni timovi za savitljive zaslone moraju spoznati kako ne postoji jednoznačno i najbolje rješenje, već su kupci ti čiji će zahtjevi odrediti koja će se tehnologija primijeniti za proizvodnju.
Vojska, koja ima svoju vlastitu inicijativu u savitljivim zaslonima, fokusirat će se na elektroforetiku – zaslon malene potrošnje energije koji igra glavnu ulogu u e-papiru, e-knjigama i e-notesima. Trenutačno već imamo nekoliko komercijalnih tehnologija za e-papir, kao što je Gyriconov Smart Paper, a koji se proizvodi u roli kao običan papir, ali u stvarnosti to su dvije tanke plastične folije između kojih su utisnuti milijuni dvobojnih perlica. Svaka perlica ima dvije različite boje na svakoj strani, a svaka polutka nosi pozitivan ili negativan električni naboj. Kada se na površinu priključi napon, tada se perlice okrenu na jednu ili drugu stranu od smjera gledanja. Slika koja nastane ostane na mjestu tako dugo dok se ne postavi nova naponska razina koja pak izbriše prethodnu sliku te generira novu.
Tvrtka E Ink koristi se stacionarnim mikrokapsulama koje pak sadrže bijele čestice, crne čestice i prozirni fluid. Kada se električni naboj primjeni na kapsulu, tada crne čestice putuju prema gore, a ako se primjeni električni naboj suprotnog polariteta tada bijele čestice putuju prema gore.
Tvrtka Phillips Research koristi se crnim uljme i vodom uhvaćenom u sitne ćelije kako bi se kreirale crne i bijele točkice. Električni naboj “pomaže” vodi da pogura crno ulje na stranu kako bi se pokazala bijela površina ispod.

Tehnologija tekućih kristala (LCD) također vodi prema savitljivim zaslonima kao što su e-knjige. Emitirajući LCD-i, koji zahtijevaju pozadinsko osvjetljenje, dobri su za primjenu kada se zahtijeva visoka svjetlina. Reflektirajući LCD-i nemaju pozadinsko osvjetljenje pa tako omogućuju duži radni vijek baterije te su pogodni za primjenu u osvjetljenom prostoru, ali zato pate od smanjenog kontrasta. Zbog njihove male potrošnje takvi LCD-i su bili primjenljivi za e-knjige i ostale potencijalne produkte utemeljene na savitljivim zaslonima. Matsushita primjenjuje takve zaslone za “The Sigma Book” – prvu e-knjigu te tvrtke. U međuvremenu nekoliko istraživačkih skupina radi na poboljšanju kvalitete slike takvih zaslona te uporabi neizbrisive memorije za zadržavanje slike bez potrošnje energije. Tu je još nastojanje da se do 2006. proizvede plastični, savitljivi LCD s fluidom, koji ima još veći kontrast.
Teksaška tvrtka Solid State Displays (SSD, Austin, Texas, USA) traži licenciranje za svoju tehnologiju tekućih kristala temeljenu na polimerskoj disperziji (PDLC). Homer Webb, osnivač tvrtke SSD, patentirao je proces koji dodaje polarizaciju na PDLC, čime se dobivaju nova svojstva zaslona u boji te oni postaju pogodni za nanošenje na savitljive substrate (podloge).

Organske svjetleće supstance

Savitljivi zasloni bazirani na OLED tehnologiji postali su vrlo zanimljivi za vojne, akademske i komercijalne korisnike, osobito zbog prikaza u boji, a vrlo su pogodni za mobilne aplikacije kao što su osobni komunikatori i uređaji za prikaz i pristup informacijama. OLED-i su samosvjetleći te ne zahtijevaju pozadinsko osvjetljenje, polarizatore ili difuzore, čime se smanjuje veličina i težina zaslona. Uz to, omogućuju široki vidljivi kut gledanja i imaju malu potrošnju energije.  Roll-to-Roll proizvodni proces rabi se u tvrtki SiPix za proizvodnju e-papira. Na beskonačnom plastičnom substratu, pomoću oslojavanja, udubljivanja (reljefiranja), brtvljenja i laminiranja proizvodi se EPD materijal. To je prvi industrijski roll-to-roll proizvodni proces za filmove elektroničkog papira, a tvrtka ima iskustva i kapacitete za najzahtjevnije potrebe korisnika
Iako OLED-i nemaju veliku svjetlinu kao ostali tipovi zaslona, taj se problem nastoji riješiti – stručnjaci Kodakovog Display Technology Laboratory nedavno su najavili prozirni, složivi dizajn OLED zaslona koji postiže jaču svjetlinu i mnogo stabilnije boje. Kada dođe vrijeme za oslojavanje OLED-a na polimerni ili metalni folijski substrat, stručnjaci tvrde kako je to simbiotička veza između materijala, a proizvodni proces kojim se izrađuju OLED-i samo prirodni način koji pristaje uz savitljive zaslone. Sve to govori kako je proizvodni proces za OLED-e, koji je u načeku potpuno kemijski, vrlo pristupačan za postizanje optimalnih performansi na savitljivim površinama prije negoli druge tehnologije, kao što je LCD. Svaka proizvodnja ima svoju cijenu, pa to igra glavnu ulogu u mogućoj komercijalizaciji.
Postoje neka ključna tehnološka ograničenja koja se moraju svladati, a to je ekstremna osjetljivost OLED-a na vlagu i kisik. Tvrtke Universal Display, Philips, DuPont, 3M i Kyocera rade na komercijalizaciji savitljivih zaslona baziranih na OLED tehnologiji, dok se druge tvrtke usmjeravaju na rješavanje proizvodno-tehnoloških problema s polimernim substratima.
Tvrtka Vitex Systems (San Jose, Kalifornia, USA) razvila je vakuumsku polimernu tehnologiju kojom se kreira barijera protiv vlage, a za koju se tvrdi kako je nekoliko puta bolja od konvencionalne anorganske barijerne presvlake. Tvrtkina “Barix” presvlaka uključuje naizmjenične slojeve polimera i keramičkog tankog filma koji će biti naneseni na plastični substrat ili izravno na zaslon. Prema tumačenju same tvrtke, svaki anorganski sloj je gotovo savršena barijera koja odgovara zahtijevima za LCD i OLED zaslone. Vitex tvrdi kako su slojevi tako tanki i dovoljno savitljivi da se mogu zarolati bez gubljenja svojstava, dok je ukupna debljina Barix sloja samo tri mikrometra.

Idući ključni faktor prijenosa OLED, LCD i elektroforetskih zaslona na polimernu ili metalnu podlogu uključuje i TFT pozadinu, koja se također mora nalaziti na plastici ako doista želimo istinski savitljivi zaslon. Istraživačke skupine rade na modificiranju amorfnog silicijskog TFT-a kako bi se omogućilo njegovo printanje pri nižim temperaturama, dok ostali rade na razvoju niskotemperaturne polisilicijske tehnologije za pozadinske podloge. Tvrtka FlexICs (Milpitas, Kalifornija, SAD) je komercijalizirala ultra niskotemperaturnu (manja od 100 stupjneva C) polisilicijsku tehnologiju za koju tvrtka tvrdi kako omogućuje proizvodnju TFT-a izravno na plastiku. Isto tako, tvrtka SiPix Imaging (Fremont, Kalifornija, SAD) ima rješenje problema kako staviti zaslon na plastiku uz pomoć submikronskih pigmentnih čestica. Jedan pristup za eliminiranje visoke temperature u proizvodnom procesu je uporaba organskih materijala za tranzistore, čime se TFT može printati izravno na plastiku. Istraživački timovi pri Xerox PARC imaju razvijenu tehniku koja rabi poluvodičku tintu i modificirane ink-jet štampače pomoću kojih “ispisuju” plastične tranzistore na plastične površine. Europska tvrtka Plastic Logic (Cambridge, UK) kombinira tehnologiju ink-jet ispisa plastične elektronike sa Gyricon SmartPaper tehnologijom, kako bi se postigla niska cijena e-notesa i e-knjiga, bilo na staklenom ili plastičnom substratu.
Janice Mahon, potpredsjednica, za komercijalizaciju tehnologije pri tvrtki Universal Display tvrdi: “Savitljivi zasloni ne obećavaju samo dobre performanse, nego i vidljivo smanjenje cijena. Mi se nastojimo izdignuti iz pozadinske obrade na roll-to-roll i web-baziranu obradu, a tu je potrebno mnogo rada na alatima kako bi se osigurala proizvodnja u roll-to-roll formatu. Mnoge se tvrtke radije koriste postojećim proizvodnim kapacitetima kako bi proizvele takve zaslone.”

Marijo PETROVIĆ