柔性显示器件技术综述

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1、柔性显示器件技术综述张浩1,2，桑仁政1，顾文1，曹进2，冯涛3，张建华*1,2(1.上海大学机电工程与自动化学院，上海200072；zhkeylab@shu.edu.cn2.上海大学新型显示技术与应用集成教育部重点实验室,上海200072；3.林德集团，德国)基金项目：上海自然科学基金(09ZR1411900)；作者简介：张浩（1980），男，山东乐陵人，工程师，在读博士，主要从事新型显示技术研究及封装。摘要：本文介绍了当前主要的柔性显示技术的研究进展，包括柔性液晶显示、柔性有机电致发光器件、柔性电泳显示等，对比分析了各自的优缺点及其存在的关键问题，包

2、括柔性基板材料、柔性TFT基板，卷对卷制备工艺及其在柔性显示中的应用。最后，结合本单位的研究进展，介绍了薄膜封装技术的发展现状及其在柔性OLED显示中的研究结果。关键词：柔性显示，有机电致发光，液晶显示，柔性基板41柔性显示技术柔板显示(Flexibledisplays)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（LiquidCrystalDisplay,LCD）、有机电致发光（Organiclight

3、emittingdevices，OLED）、电泳显示（ElectrophoreticDisplay，EPD）[1-4]。三星柔性LCD三星柔性OLEDLG柔性E-ink图1三种柔性显示显示器柔性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[5-6]（如：胆甾型的液晶），使得柔性LCD有了较快的发展。各大面板厂商在柔性LCD显示方面也都投入了研发，如：2001年精工爱普生的0.7英寸QVGA柔性LCD显示器；2002年，夏普推出4英寸反射彩色柔

4、性TFTLCD；2010年，东芝推出8.4英寸SVGA显示器。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。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

5、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。1992年，第一款基于塑料衬底的柔性OLED器件制备由gustafsson等[7]制备成功，开启了柔性OLED研究的热潮。2003年日本先锋推出了15英寸像素为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。2008年，三星公司推出了其4英寸的柔性OLED显示屏。三星公司在CES2011展会上已经向世人展示了他们的OLED可弯曲屏幕（如图1）。该屏幕在卷曲成直径1厘米的圆筒状时仍能正常

6、工作，而且具备目前手机屏幕所没有的耐冲击性，即使在锤子的敲砸中仍能正常工作。目前，很多显示企业如索尼、LG、东芝、三星都在研究柔性OLED显示技术。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OLED4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。2柔性显示制备技术2.1柔性衬底材料对

7、于柔性显示技术来说，衬底至关重要。目前，柔性显示的衬底主要包括：聚合物、超薄玻璃、金属箔片、石墨烯等。应用较广的是聚合物和金属箔片。柔性衬衣应该以下特性：透明、良好的热稳定性、平整的表面、良好的水气阻挡性、低热膨胀系数。本文主要介绍几种聚合物衬底，图2[8]给出了几种聚合物柔性衬底的耐温特性。表1[8]给出的几种聚合物柔性衬底的其他性能。柔性聚合物衬底的温度特性和水氧透过率是需要克服的关键问题，实际应用中多采用在柔性聚合物衬底上增加多层复合保护膜来增加水氧的阻挡效果。耐温特性对柔性衬底上的TFT制备具有一定的挑战性，需要改进TFT基板的工艺来进行匹配。金

8、属箔片具有良好的水氧阻挡效果，材料也容易获得。但是由于金属箔片不透光影响了其在柔