总部位于剑桥的科技公司推动显示器制造的可持续发展

显示器的制造一直是一项能源密集型工作，其中一个关键原因是大面积生产晶体管。无论显示器是 LCD 还是 OLED，显示器上数百万像素中的每一个像素背后都需要晶体管。最常见的是，这些晶体管由玻璃基板上的硅制成，并且在制造过程中需要高达 450°C 或更高的温度，具体取决于类型。此外，晶体管材料本身（硅和电介质）的沉积涉及使用非常耗能的高温和真空工艺，例如化学气相沉积 (CVD)、离子注入和溅射。这适用于显示器是建立在玻璃（LCD、OLED）上还是最近的薄型柔性聚酰亚胺（例如柔性 OLED）上，因为它们都使用硅晶体管。总能耗因全球显示器生产所需的庞大面积而加剧巴利每年。与以尽可能小的芯片尺寸提供功能的微芯片不同，显示器需要大面积，平均显示器尺寸逐年增长。今天全球显示器容量每年超过 3 亿平方米，最新和最大的'Gen 10.5 '展示工厂每家年生产能力1000万平方米。如此庞大的工厂可以消耗 100 兆瓦的能源——相当于一个小型发电站。这种能源消耗不包括制造输入材料所涉及的能源，这些材料本身可能非常耗能。以玻璃为例，它构成了绝大多数显示器的基板。玻璃生产是所有行业中最大的能源消耗者之一：制造一公斤玻璃需要大约一千万焦耳的能量。如今的显示器行业每年需要大约 6 亿平方米的玻璃（每个显示器 2 张lay) – 每天大约 2,000 吨！这座玻璃山最终被整合到成品显示器中，占显示器重量的 90%，不包括背光源。然后它被运往世界各地，消耗额外的能源。在全球范围内，当我们正视人类对地球的环境影响时，更多的能源（人类）将用于寻找制造的替代方法，理想情况下是那些既提高产品性能并减少对环境的影响。柔性有机电子产品是颠覆性技术的一个例子，它为行业（在本例中为显示器）带来了改变游戏规则的灵活性，同时与玻璃显示器相比显着减少了制造过程中的能源足迹。例如，有机 LCD 或 OLCD 是可以在塑料薄膜而不是玻璃上制造的显示器，这是通过在低得多的温度下加工的新型有机半导体材料实现的与它们所替代的硅相比，温度更低。有机晶体管可以替代现有显示器工厂中的硅，允许在不超过 100°C 的温度下制造显示器——带来主要的生产节能，同时允许在塑料薄膜而不是玻璃上制造。由此产生的显示器几乎可以包裹在任何表面上，满足了一个价值 1000 亿美元的市场，该市场需要用于消费类、可穿戴设备、AR、VR、汽车和标牌的有源表面的灵活适形显示器和光学器件。“减少、再利用、回收”是一个短语最初在 1970 年代崭露头角，但近年来随着我们评估和解决我们对地球的影响而卷土重来。 FlexEnable 的有机 LCD 和光学器件直接推动了这三者的制造可持续性：降低——在 100°C 时，与硅的 300°C-500°C 相比，有机半导体的温度降低，与玻璃 di 相比，降低了生产中的能源消耗展开，因为更低的温度和更简单的工艺避免了 CVD 和离子注入等能源密集型工艺。综合节能可将生产能耗降低约 25%。对于一个中型（第 6 代）显示器工厂，每年消耗约 500 GWh，这是一项重大的节能。再利用——OLCD 专门设计用于再利用最初建造用于制造玻璃显示器的现有工厂。这使现有装置能够制造高度颠覆性的柔性显示技术，然后迅速扩大批量生产，从而延长了现有装置的有用经济寿命。回收——低工艺温度允许使用称为 TAC（三乙酰纤维素）的塑料薄膜作为基板而不是玻璃。 TAC 是一种广泛使用的生物塑料，由与纸张相同的原材料制成的纤维素制成，具有高度可回收性和可生物降解性，并已用于显示器供应链。在柔性显示屏生产过程中是的，TAC 薄膜粘在一块显示器玻璃上。生产完成后，柔性显示器被移除，玻璃被重新用于下一个显示器。如果这些节能措施在全行业范围内应用于所有显示器工厂，每年可节省约 10 TWh/年的能源——足以为 100 万台显示器供电家 - 和 500 万吨二氧化碳。柔性显示器重新定义了我们可以在何处以及如何使表面栩栩如生，而低温 - 意味着低能量 - 有机电子产品使制造成为可能，从而使柔性显示器制造起来更容易和更便宜，同时减少对环境的影响。所有制造过程都会对环境产生影响，关键是在不扼杀技术进步和产品创新的情况下将其最小化。关于作者 Paul Cain 博士是 FlexEnable 的战略总监。他在柔性电子和显示器行业拥有 20 年的技术和研发经验战略管理角色。他将新的柔性显示技术从实验室带到晶圆厂，再到商业产品，并拥有 25 项与实现柔性显示器高产量制造的工艺和架构相关的专利。 Cain 拥有英国剑桥大学物理学博士学位和伦敦商学院工商管理硕士学位。