柔性显示技术概述

【中心议题】

•        *柔性显示发展历程
•        *柔性衬底及透明电极材料

【解决方案】

•        *柔性衬底的选择
•        *电极材料具有低的电阻率、与衬底有较好的附着性、可以在低温下制备及机械柔性，同时对于阳极来说还要求其透明性

1 柔性显示发展历程

随着社会的发展，柔性显示技术的优势日益突出，由于其轻薄、可弯曲、便于携带的优点在手机、笔记本电脑、电子书等显示方面的应用研究也越来越多。目前，主要有LCD、OLED、EPD三种技术可以用于柔性显示。

针对OLED比较薄，能够在柔性基板上制造这一特点，自OLED出现以来，就被认为在可弯曲、柔性显示方面具有潜在优势。1992年，美国加州大学Heeger研究小组，在Nature上首次报道了柔性OLED，他们采用聚苯胺(PANI)或聚苯胺混合物，利用旋涂法在柔性透明衬底材料PET上制成导电膜，作为OLED发光器件的透明阳极。这一研究成果拉开了OLED柔性显示的序幕。

2003年日本先锋推出了15in像素为160×120全彩PM-OLED柔性显示器，其重量仅有3g，亮度为70cd／m2，驱动电压为9V。

2005年Plas tic Logic公司在第12届国际显示器产品展上展示了其开发的柔性OLED（FOLED）显示屏，这款10in的SVGA（600x800）有源矩阵性（AM）显示屏支持100ppi分辨率，四级灰度，厚度不超过0.4mm。基板采用了DuPont Teijin Films提供的低温PET，前板为美国E-Ink电子纸前板。这款产品的柔韧性能非常出色，可在显示器下面安放一个压力传感器实现触摸屏的功能而毫不影响其光学性能。

2008年，三星公司推出了其4in的柔性OLED显示屏，对比度可达1,000,000：1，亮度为200cd/m2，而它的厚度非常之薄———仅有0.05 mm。

目前许多厂商都推出了可折叠或可弯曲的OLED屏幕，如在今年举行的CES 2009展会上，三星和索尼分别推出了可折叠OLED显示屏，索尼还宣布可能将这项技术使用在以后推出的音乐播放器上。但就目前产业发展来说，柔性OLED还只是处于样机阶段，距离产业化的完全可卷曲的尤其是大尺寸柔性OLED显示还有一段距离。

2 柔性衬底

柔性显示中柔性衬底的选择至关重要。柔性衬底包括聚合物柔性衬底、金属箔片、超薄玻璃、石墨烯等。目前产业中通常所采用聚合物及金属箔片衬底。柔性聚合物衬底材料主要有PET、PEN等。柔性

衬底具有易于制备、质量轻、柔韧性更好等优点，但是这些材料对氧及水的阻挡作用很弱，不足以达到显示设备的要求。在实际应用中，还需要采取其他措施以提高阻隔效果。如采用聚合物与无机材料交替堆叠的办法，可以将阻隔效果提高几十倍。另一方面，聚合物衬底不能承受高温，这对在其上制作TFT及OLED造成了很多不便。这些问题极大地限制了聚合物柔性衬底的商业化进程。

相比聚合物衬底，金属箔片（厚度约为几十微米）在高温工艺下的稳定性更好，材料获取也比较容易，因而是目前柔性显示中应用较多的衬底材料。如LG4-in的AMOLED采用了不锈钢衬底材料作为柔性衬底。2008年UDC也发布了一款柔性OLED，厚度不足50μm，采用25μm的金属箔片作为衬底。但是金属箔片同时也存在一些问题，包括表面粗糙度太大，需要进行平坦化处理；金属的不透明性，需要采用顶发射结构，而研究比较成熟的OLED为底发射结构，这就对OLED的制备提出了更多要求。石墨烯具有优异的机械韧性及电学性能，透明并且可以任意弯曲，是一种具有很大优势的潜在柔性衬底材料。但是它很难形成体形态，目前还不能应用于商业生产。

3 透明电极材料

由于柔性衬底的特殊性，对电极材料的选取更为复杂。一般来说，要求电极材料具有低的电阻率、与衬底有较好的附着性、可以在低温下制备及机械柔性，同时对于阳极来说还要求其透明性。

ITO是一种常用的透明阳极材料，具有高的光透过率、电导率及功函数，目前在OLED中广泛应用。

尤其是采用PEDOT:PSS作为聚合物电极时，需要以ITO作支持层。但是在柔性OLED中，ITO存在很多缺点，如制备条件所需温度较高、韧性较差等，2009年爱克发及飞利浦发布了一款大尺寸的柔性OLED(12x12 cm 2)，在这款OLED中没有采用ITO做电极，而是利用爱克发的一种高电导率的透明聚合物OrgaconTM代替，将PEDOT:PSS的导电率提高六个数量级。这一发现有利于廉价柔性OLED的制备。

相比ITO，ZnO作为透明阳极材料受到越来越多的重视。ZnO适用于大面积制作，价格低廉，易于制备，无毒，并且通过适当的掺杂或处理可以得到很高的电导率，如采用ZnO：A（lZAO）作为阳极材料。