由于柔性顯示材料的加持，信息的顯示更加靈活多樣，在可以預見的未來，柔性顯示可以在智能穿戴、智能車載、介入式醫療、自動駕駛等領域大顯身手。

 

近年來，我國學界和產業界在柔性顯示關鍵材料領域多有發力。有專家建議，應加快國產柔性顯示關鍵材料與生產裝備的產業化融合，在增加研發投入、突破技術壁壘和專利限制的同時，加強與面板企業的溝通交流，增強技術配套能力，加快新產品的開發導入，擴大可供材料范圍，更好滿足下游對于高規格技術材料的要求。

 

 

有機發光二極管（OLED）作為一種“柔性器件”，是制造當下可折疊手機、平板電腦、電視屏幕的寵兒。

 

“OLED技術是基于有機發光半導體材料的顯示技術，有機材料天然就具有柔性特征，這是其能實現柔性顯示應用的關鍵。與LCD相比，OLED最大的特點是無需背光源，就可以自發光，且自發光的色域控制、視角控制都優于LCD，這使得OLED的顯示色彩更鮮艷，角度也廣。”有機電子與信息顯示國家重點實驗室執行副主任、南京郵電大學教授賴文勇教授告訴科技日報記者，由于不需要背光源，OLED的顯示屏也更輕薄。

 

我國OLED的科研起步較早，1996年清華大學就成立了OLED項目組。2001年，在此項目組的基礎上，維信諾公司在北京成立，進行OLED顯示技術的自主研發。隨后，清華大學教授邱勇帶領這支團隊首次把OLED產品應用到“神七”艙外航天服上，并主持設計了我國第一條OLED大規模生產線。在經歷10多年的攻關后，“有機發光顯示材料、器件與工藝集成技術和應用”最終為他們贏得2011年度國家技術發明獎一等獎。

 

產業界對于柔性顯示的探索也領風氣之先。中國科學院院士、中國科學院理論物理研究所研究員歐陽鐘燦介紹，從2001年起，京東方就開始著手研究主動矩陣有機發光二極管（AMOLED），并首次設計出全球獨有的針對外折的AMOLED產品多膜層結構，實現了曲率半徑5毫米條件下20萬次彎折。2017年，國內首條、世界第二條的第六代AMOLED生產線在成都京東方實現量產。該生產線應用全球最先進的蒸鍍工藝，并采用柔性封裝技術，可實現顯示屏幕彎曲和折疊。

 

“OLED顯示的難點在于復雜的工藝，要在玻璃基板上涂一層液體，烘干后成膜，再在這張膜上刻蝕OLED，而OLED有電子傳輸層、空穴傳輸層、發光層等多層結構，每一層又都需要薄膜封裝，要讓每一層的材料相互兼容，每一步都有很多技術挑戰。”歐陽鐘燦說。

 

 

進入OLED時代，為了實現柔性可折疊，就需要將現有顯示屏中的剛性材料替代為柔性材料。

 

“柔性顯示從基板到封裝，乃至最后的保護層，都需盡量采用可以彎折卷曲的柔性材料，來實現顯示屏幕的彎曲和折疊。”歐陽鐘燦告訴記者，柔性顯示的關鍵材料除了OLED器件外，還包括柔性基板聚酰亞胺（PI）薄膜、柔性聚合物膜、柔性阻隔膜、圓偏光片等。

 

其中，PI薄膜以及柔性阻隔膜都屬于顛覆性材料，也代表了最前沿的材料技術。PI是耐熱性最高的工程塑料材料，耐溫超過400℃。同時它的力學性能好、電絕緣性能好，可以通過分子設計實現不同加工特性和物理特性。這意味著PI是一種替代透明玻璃的理想基底膜材料。

 

“柔性聚合物膜材料則具有高感光性，可形成精細度高的圖形，在高溫下放出的雜質氣體少，能減少OLED發光器件的腐蝕；另外材料的斷裂伸長率高，具有優良的彎折性能，不會造成脆斷。”歐陽鐘燦說。

 

柔性阻隔膜具有較高的可見光透明性，作為柔性外層保護層時，硬度比較高，耐刮擦能力強，阻隔膜通常帶有特有的抗靜電黏結劑，可避免顯示電路的靜電擊傷；另外阻隔膜還有超強的彎折恢復性，具有多次彎折能力。

 

傳統儲能器件，如鋰離子電池等的剛性特質，極大限制了柔性電子產品的發展。針對此難題，中國科學院院士黃維及賴文勇等人研發出一種新型可撓曲柔性電極材料。他們創新發展了溶液過程制備電極新方法，研制出一系列新型可撓曲柔性透明電極，實現了電極光電性能及電化學性能的協同調控，并形成了低成本、大面積、高質量全印刷柔性能量存儲器件制備技術。

 

而對于南京工業大學先進材料研究院常務副院長王建浦來說，尋找下一代成本低廉、發光效率更好、性能穩定、使用壽命較長、具有更佳的顯示色彩與亮度的發光材料，是柔性顯示時代的機遇所在。

 

他與黃維院士把目標瞄準了一種新材料，他們通過在銅基鹵化物前驅體溶液中引入非離子表面活性劑，首次制備了高效、高亮度非鉛暖白光金屬鹵化物LED，其外量子效率達到3.1%，創造了非鉛金屬鹵化物白光LED的最高紀錄。相關學術論文前不久已發表在《自然·通訊》上。

來源：科技日報記者 金 鳳