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一文深度探究柔性显示技术

2019年11月09日 文章来源:网络整理 热度:158℃ 作者:刘英

柔板显示是非常具有前景的显示技术,通过很多的研究者和工程师的努力开发,柔性显示技术发展迅速。在不久的将来,柔性显示技术的发展将使得信息的显示更加灵活多样。目前研究较多的实现柔性显示的主要技术包括:液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)、有机电致发光(Organiclight emitting devices, OLED)、电泳显示(ElectrophoreticDisplay,EPD)。

一文深度探究柔性显示技术

柔性LCD 的发展较早,一直面临的一个问题是单元间隙的对LCD显示影响较大,随着柔性基板的弯曲,单元间隙发生变化从而影响LCD的显示效果。直到后来新的液晶材料的发现](如:胆甾型的液晶),使得柔性LCD有了较快的发展。

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与柔性LCD不同,柔性EPD显示是利用发光的电子墨水薄层来实现显示,电子墨水液体中有几百万个细小的微胶囊。每个胶囊内部是染料和颜料芯片的混合物,这些细小的芯片可以受电荷作用。柔性EPD显示主要应用于电子阅读领域。E-ink公司的电子墨水受到各大面板厂商的青睐,面板厂商很多都推出过EPD显示阳极。

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OLED在柔性显示方面的应用具有独特的优势。超薄、全固态以及OLED所用材料的特性非常适合于柔性显示。同时,OLED的制备工艺以蒸发、旋涂、打印为主,这些工艺均能够实现在柔性衬底上沉积薄膜。特别是溶液方法制备OLED的发展使得其能够很好的与卷对卷(roll-to-roll)工艺结合,能够制备低成本的大尺寸OLED显示器件。

柔性显示技术的发展

1974年,施乐帕洛阿尔托研究中心Gyricon电子纸

2003—2005 施乐准备商业化Gyricon

2005—2008 HP的柔性显示屏

2007年,索尼柔性OLED出世

2008年,诺基亚变形屏幕出现 Nokia 888

2011年,首个用户级可弯曲屏幕的手机亮相,手机名为“bendy

phone”

2012年,NanoLumens介绍了首个 NanoFlex 112英寸的超大可弯曲屏幕

2013年,三星在 CES (ConsumerElectronics Show)上亮相YOUM

2013年,LG发布第一款真正量产的曲面柔性屏幕手机LG G-Flex

2014年,LG在CES上展出一款77英寸曲面OLED UHD电视

从目前三种柔性显示技术来看,柔性LCD面临的主要问题体现在柔性衬底的背光设计、显示视角显示均匀性等方面。柔性EPD显示的彩色化显示是关注的问题之一,另外EPD显示的相应速度较慢,因此在动画、视频方面的应用具有一定的局限性。柔性OLED目前面临的关键问题是OLED器件本身对水氧敏感,有效的封装是研发的热点。同时,对于柔性显示来说,共性的问题是柔性基板上的TFT器件的制备。

柔性显示衬底材料

在柔性显示器件中,柔性衬底是研发柔性显示的基础。依据目前国内外柔性显示衬底的研究进展,柔性显示衬底主要分为五类:塑料、金属箔片、超薄玻璃和最近引起研究者广泛关注的纸质衬底、生物复合薄膜衬底。这些衬底提供的装置性能与传统玻璃衬底接近,对于大多应用使用极低成本的柔性衬底发展柔性显示是非常重要的。

塑料衬底

塑料作为柔性衬底被认为具有广阔的前景,因为塑料衬底具备透明性、柔性、质量轻、耐用、价格便宜等优点。融入现代精密技术的塑料衬底有助于有机发光聚合物和有源矩阵薄膜晶体管阵列的生长和印刷,为大规模整合柔性电子装置提供了成本效益、卷-卷高容量加工的可能性。

塑料衬底一般分为三类:

1、半结晶热塑性聚合物,如聚酯(PET)、聚苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)。PET和PEN作为柔性衬底展现了一些重要的特性,包括固有的良好透明性,简单的加工过程,良好的力学性能,较高的阻隔氧气和水汽渗透性能,但是其不耐高温,低温沉积ITO时,器件性能降低。温度升高时,这类聚合物衬底收缩,ITO膜容易从衬底脱落;其表面粗糙度也比较大,沉积在聚合物衬底上的薄膜容易产生缺陷。

2、非结晶聚合物,如聚醚砜(PES)。PES为非结晶热塑性塑料,可熔融挤压或溶剂注造。 它有良好的透明度和较高的工作上限温度,但是价格昂贵,耐溶剂性差。

3、非结晶高玻璃化转变温度(Tg)聚合物,如PAR、PCO、PNB和PI,PI具有良好的热稳定性,较好的力学性能和化学性能,但是透明度低,价格也比较贵。织物材料也可以用来作为柔性衬底。

目前常用聚合物柔性衬底的性能对比如表所示。

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不锈钢衬底

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