Nhiều bề mặt hàng ngày, từ nội thất ô tô đến thấu kính, có độ cong hai trục, có nghĩa là tại một điểm nhất định, bề mặt bị cong theo mọi hướng, giống như một hình cầu hoặc hình elip. Việc tạo ra màn hình và phim quang học chủ động phù hợp với các hình dạng phức tạp này từ lâu đã là một thách thức. Các ô tinh thể lỏng (LC) thông thường được xây dựng trên kính phẳng và không thể tạo hình hai trục, cũng như nặng và dễ vỡ.
Điện tử hữu cơmặt khác, đã cho phép sản xuất bóng bán dẫn ở nhiệt độ sản xuất không vượt quá 100°C, có nghĩa là tất cả các loại chất nền linh hoạt đều có thể được sử dụng mà không bị hư hại, bao gồm cả những chất có các đặc tính quang học lý tưởng như phim TAC. FlexEnable đã mở rộng khả năng xử lý nhiệt độ thấp đó để bao gồm không chỉ bóng bán dẫn màng mỏng hữu cơ (OTFT), mà còn cả việc chế tạo ô tinh thể lỏng, cho phép quang học LC và màn hình hữu cơ hoàn chỉnh (ePapervàOLCD) được sản xuất trên các chất nền siêu mỏng, linh hoạt.
Mặc dù việc làm cho các màng nhựa này phù hợp với bề mặt cong đơn trục (chẳng hạn như hình trụ hoặc hình nón) tương đối đơn giản, nhưng độ cong hai trục, đạt được bằng cách tạo hình nhiệt 3D cho màng, đòi hỏi màng phải được kéo căng. Việc tạo hình 3D mở ra những khả năng mới thú vị cho màn hình và các ứng dụng quang học, đặc biệt là trong các lĩnh vực như bề mặt ô tô và AR/VR.
Andrew Russel, Nhà thiết kế công nghiệp chính tại FlexEnable, giải thích cách tạo hình 3D hoạt động trong bối cảnh điện tử linh hoạt.
Tạo hình 3D là quá trình tạo hình vật liệu thành các hình dạng ba chiều. Tất cả các ô LC và OTFT được sản xuất trên toàn thế giới đều được làm từ vật liệu dạng tấm phẳng, vì vậy tại FlexEnable, chúng tôi áp dụng các quy trình sản xuất đã được thiết lập này, nhưng trên các màng nhựa dẻo thay vì kính cứng. Sau đó, chúng tôi sử dụng các kỹ thuật sản xuất đơn giản để tạo ra các hình dạng ba chiều. Chúng tôi thực hiện việc này bằng cách áp dụng nhiệt cho các ô trong lò nướng hoặc trên tấm gia nhiệt đến nhiệt độ chính xác trong một thời gian xác định trước để làm cho vật liệu dễ uốn. Áp suất dương hoặc âm được áp dụng cho một mặt của ô bị hạn chế trong một thời gian ngắn ở nhiệt độ; sau đó nó được loại bỏ và để nguội.
Các hình dạng cong hai trục đơn giản có thể được tạo thành bằng cách hạn chế chu vi của ô phẳng và áp dụng áp suất không khí; bán kính cong (ROC) được kiểm soát bởi mức áp suất không khí được áp dụng.
Sản xuất hàng loạt các ô có thể đạt được dưới dạng tạo hình nhiệt chân không hàng loạt bằng cách sử dụng thiết bị hiện có.
Các hình dạng phức tạp hơn với bán kính thay đổi có thể được tạo thành với áp suất không khí âm/dương vào hoặc trên khuôn có hình dạng mong muốn. Ngoài ra, một số yếu tố hình thức có thể phù hợp hơn với sự kết hợp của việc tạo hình một trục cong trong khi tạo hình áp suất cho ROC khác.
Quang học AR/VR
Việc ngày càng có nhiều người sử dụng kính thực tế tăng cường và thực tế ảo (AR/VR) đang thúc đẩy nhu cầu về các thành phần quang học tiên tiến giúp nâng cao trải nghiệm người dùng. Chúng bao gồmthấu kính có thể điều chỉnh, cho phép điều chỉnh tiêu điểm động vàbộ điều chỉnh độ sáng pixel, kiểm soát lượng ánh sáng đi vào mắt người dùng. Quan trọng là, các yếu tố quang học này cần phải phù hợp chính xác với quang học cố định cong trong kính AR/VR, giảm thiểu thể tích và trọng lượng, điều này có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. Khả năng tạo hình nhiệt các ô LC bằng nhựa cho phép tạo ra các bộ điều chỉnh độ sáng pixel và thấu kính có thể điều chỉnh được uốn cong hai trục, vừa vặn với các bề mặt quang học cong này, cải thiện hiệu suất quang học và độ rõ nét về mặt hình ảnh.
Mái nhà thông minh ô tô
Nhìn xa hơn các ứng dụng AR/VR,Xe điện đang thúc đẩy nhu cầu về cửa sổ trời thông minh. Cửa sổ trời và cửa sổ ô tô có độ cong hai trục, đòi hỏi phải tích hợp các màng làm mờ có thể được tạo hình 3D. Các ô tinh thể lỏng có thể nhuộm màu chuyển đổi nhanh của FlexEnable trên các chất nền nhựa dẻo cho phép độ cong hai trục và các ô thậm chí có thể được phân đoạn hoặc pixel hóa để cung cấp khả năng kiểm soát ánh sáng tùy chỉnh trong các khu vực khác nhau khi cần thiết. Được tích hợp trực tiếp vào kính của mái nhà, giải pháp này làm giảm trọng lượng xe và loại bỏ sự cần thiết của các cơ chế cửa sổ trời truyền thống.
Màn hình linh hoạt
Tạo hình 3D cho phép màn hình cong và có thể định hình. OTFT linh hoạt hiện đang được sản xuất hàng loạt dưới dạng màn hình E Ink cong cho ví tiền điện tử Ledger Stax. Việc sử dụng OTFT đã cho phép bán kính cong 3mm và tạo ra một yếu tố hình thức và phương pháp tương tác độc đáo trong ngành.
OTFT có thể được tích hợp với LCD để tạo ra Màn hình LCD hữu cơ (OLCD) ma trận hoạt động linh hoạt, cho phép các thiết kế tiên tiến và các chức năng mới không thể thực hiện được với màn hình phẳng. Hãy tưởng tượng các màn hình bao quanh một loa hình cầu hoặc thiết bị đeo được.
Khả năng tạo ra các thiết bị điện tử cong hai trục thể hiện một thành tựu kỹ thuật lớn và cho thấy tính độc đáo của điện tử hữu cơ nhiệt độ thấp. Khi nghiên cứu và phát triển tiếp tục, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy những tiến bộ hơn nữa trong vật liệu, kỹ thuật xử lý và kiến trúc thiết bị, vượt qua ranh giới của những gì có thể với màn hình và quang học được tạo hình 3D.
Nhiều bề mặt hàng ngày, từ nội thất ô tô đến thấu kính, có độ cong hai trục, có nghĩa là tại một điểm nhất định, bề mặt bị cong theo mọi hướng, giống như một hình cầu hoặc hình elip. Việc tạo ra màn hình và phim quang học chủ động phù hợp với các hình dạng phức tạp này từ lâu đã là một thách thức. Các ô tinh thể lỏng (LC) thông thường được xây dựng trên kính phẳng và không thể tạo hình hai trục, cũng như nặng và dễ vỡ.
Điện tử hữu cơmặt khác, đã cho phép sản xuất bóng bán dẫn ở nhiệt độ sản xuất không vượt quá 100°C, có nghĩa là tất cả các loại chất nền linh hoạt đều có thể được sử dụng mà không bị hư hại, bao gồm cả những chất có các đặc tính quang học lý tưởng như phim TAC. FlexEnable đã mở rộng khả năng xử lý nhiệt độ thấp đó để bao gồm không chỉ bóng bán dẫn màng mỏng hữu cơ (OTFT), mà còn cả việc chế tạo ô tinh thể lỏng, cho phép quang học LC và màn hình hữu cơ hoàn chỉnh (ePapervàOLCD) được sản xuất trên các chất nền siêu mỏng, linh hoạt.
Mặc dù việc làm cho các màng nhựa này phù hợp với bề mặt cong đơn trục (chẳng hạn như hình trụ hoặc hình nón) tương đối đơn giản, nhưng độ cong hai trục, đạt được bằng cách tạo hình nhiệt 3D cho màng, đòi hỏi màng phải được kéo căng. Việc tạo hình 3D mở ra những khả năng mới thú vị cho màn hình và các ứng dụng quang học, đặc biệt là trong các lĩnh vực như bề mặt ô tô và AR/VR.
Andrew Russel, Nhà thiết kế công nghiệp chính tại FlexEnable, giải thích cách tạo hình 3D hoạt động trong bối cảnh điện tử linh hoạt.
Tạo hình 3D là quá trình tạo hình vật liệu thành các hình dạng ba chiều. Tất cả các ô LC và OTFT được sản xuất trên toàn thế giới đều được làm từ vật liệu dạng tấm phẳng, vì vậy tại FlexEnable, chúng tôi áp dụng các quy trình sản xuất đã được thiết lập này, nhưng trên các màng nhựa dẻo thay vì kính cứng. Sau đó, chúng tôi sử dụng các kỹ thuật sản xuất đơn giản để tạo ra các hình dạng ba chiều. Chúng tôi thực hiện việc này bằng cách áp dụng nhiệt cho các ô trong lò nướng hoặc trên tấm gia nhiệt đến nhiệt độ chính xác trong một thời gian xác định trước để làm cho vật liệu dễ uốn. Áp suất dương hoặc âm được áp dụng cho một mặt của ô bị hạn chế trong một thời gian ngắn ở nhiệt độ; sau đó nó được loại bỏ và để nguội.
Các hình dạng cong hai trục đơn giản có thể được tạo thành bằng cách hạn chế chu vi của ô phẳng và áp dụng áp suất không khí; bán kính cong (ROC) được kiểm soát bởi mức áp suất không khí được áp dụng.
Sản xuất hàng loạt các ô có thể đạt được dưới dạng tạo hình nhiệt chân không hàng loạt bằng cách sử dụng thiết bị hiện có.
Các hình dạng phức tạp hơn với bán kính thay đổi có thể được tạo thành với áp suất không khí âm/dương vào hoặc trên khuôn có hình dạng mong muốn. Ngoài ra, một số yếu tố hình thức có thể phù hợp hơn với sự kết hợp của việc tạo hình một trục cong trong khi tạo hình áp suất cho ROC khác.
Quang học AR/VR
Việc ngày càng có nhiều người sử dụng kính thực tế tăng cường và thực tế ảo (AR/VR) đang thúc đẩy nhu cầu về các thành phần quang học tiên tiến giúp nâng cao trải nghiệm người dùng. Chúng bao gồmthấu kính có thể điều chỉnh, cho phép điều chỉnh tiêu điểm động vàbộ điều chỉnh độ sáng pixel, kiểm soát lượng ánh sáng đi vào mắt người dùng. Quan trọng là, các yếu tố quang học này cần phải phù hợp chính xác với quang học cố định cong trong kính AR/VR, giảm thiểu thể tích và trọng lượng, điều này có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. Khả năng tạo hình nhiệt các ô LC bằng nhựa cho phép tạo ra các bộ điều chỉnh độ sáng pixel và thấu kính có thể điều chỉnh được uốn cong hai trục, vừa vặn với các bề mặt quang học cong này, cải thiện hiệu suất quang học và độ rõ nét về mặt hình ảnh.
Mái nhà thông minh ô tô
Nhìn xa hơn các ứng dụng AR/VR,Xe điện đang thúc đẩy nhu cầu về cửa sổ trời thông minh. Cửa sổ trời và cửa sổ ô tô có độ cong hai trục, đòi hỏi phải tích hợp các màng làm mờ có thể được tạo hình 3D. Các ô tinh thể lỏng có thể nhuộm màu chuyển đổi nhanh của FlexEnable trên các chất nền nhựa dẻo cho phép độ cong hai trục và các ô thậm chí có thể được phân đoạn hoặc pixel hóa để cung cấp khả năng kiểm soát ánh sáng tùy chỉnh trong các khu vực khác nhau khi cần thiết. Được tích hợp trực tiếp vào kính của mái nhà, giải pháp này làm giảm trọng lượng xe và loại bỏ sự cần thiết của các cơ chế cửa sổ trời truyền thống.
Màn hình linh hoạt
Tạo hình 3D cho phép màn hình cong và có thể định hình. OTFT linh hoạt hiện đang được sản xuất hàng loạt dưới dạng màn hình E Ink cong cho ví tiền điện tử Ledger Stax. Việc sử dụng OTFT đã cho phép bán kính cong 3mm và tạo ra một yếu tố hình thức và phương pháp tương tác độc đáo trong ngành.
OTFT có thể được tích hợp với LCD để tạo ra Màn hình LCD hữu cơ (OLCD) ma trận hoạt động linh hoạt, cho phép các thiết kế tiên tiến và các chức năng mới không thể thực hiện được với màn hình phẳng. Hãy tưởng tượng các màn hình bao quanh một loa hình cầu hoặc thiết bị đeo được.
Khả năng tạo ra các thiết bị điện tử cong hai trục thể hiện một thành tựu kỹ thuật lớn và cho thấy tính độc đáo của điện tử hữu cơ nhiệt độ thấp. Khi nghiên cứu và phát triển tiếp tục, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy những tiến bộ hơn nữa trong vật liệu, kỹ thuật xử lý và kiến trúc thiết bị, vượt qua ranh giới của những gì có thể với màn hình và quang học được tạo hình 3D.
