柔性顯示實現(xiàn)的關鍵技術分析

陳志偉

摘要：柔性顯示技術主要涉及色彩學、光學、電子學以及材料化學等，為綜合性技術范疇，因此柔性顯示技術本身具備綜合性與前沿性特征。當前在柔性顯示器中所應用的顯示技術包括電泳顯示、液晶顯示以及有機電致發(fā)光器件顯示等。本研究主要分析與探討柔性顯示實現(xiàn)的幾個關鍵技術。

關鍵詞：OLED技術;液晶技術;電泳技術;柔性顯示

柔性顯示指的是通過柔性電子技術，在柔性基板中安裝柔性顯示介質(zhì)的材料或者電子元件，確保顯示器具備可彎曲的特點。當前在柔性顯示器中所應用的顯示技術包括電泳顯示、液晶顯示以及有機電致發(fā)光器件顯示等。本研究主要分析與探討柔性顯示實現(xiàn)的幾個關鍵技術。

1. OLED技術

低功耗、自發(fā)光、視角寬、寬溫度等是OLED的主要特性，且OLED具有較強的抗彎曲能力，在柔性顯示器件制作中較為適用。

1.1技術原理

OLED是以有機材料為基礎的半導體發(fā)光器件，其組成單元包括空穴傳輸層、電極層、ITO透明電極以及電子傳輸層等，OLED的技術原理是通過金屬電極與ITO當作器件陰陽極，電壓驅(qū)動下從陰陽兩極將空穴與電子注入至傳輸層，并通過傳輸層將空穴與電子遷移到發(fā)光層，兩者在發(fā)光層結(jié)合，通過輻射發(fā)出可見光。

1.2研究方向

雖然柔性OLED器件存在多種應用優(yōu)勢，然而，柔性OLED在驅(qū)動、材料壽命、柔性以及彩色化等環(huán)節(jié)還存在較大進展。然而，柔性OLED具有較低的產(chǎn)業(yè)化進程，主要原因在于還沒有解決OLED高效率與壽命問題。這就需要在設計實驗條件、設計期間結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動和封裝技術上加倍努力，在研究OLED方面應該集中在提升器件壽命與效率等性能上努力[1]。

2.液晶技術

作為介于液體、固體之間的一種有機化合物狀態(tài)，液晶具有光學特性，而且對外界磁場、電場以及溫度等比較敏感。制作液晶顯示器的顯示材料就是液晶，采用液晶光閘的方式對光線進行控制，以顯示圖像、文字以及圖形等。現(xiàn)階段的液晶顯示器包括頂點雙穩(wěn)顯示、鐵電液晶顯示、雙列相液晶顯示等。

2.1技術原理

頂點雙穩(wěn)態(tài)顯示器中含和面板平行或者垂直的液晶分子，且處于兩個穩(wěn)定方向，在極化電壓脈沖作用下能夠轉(zhuǎn)換兩種狀態(tài)，該雙穩(wěn)狀態(tài)通常不會受到壓力或者熱量影響，雙穩(wěn)狀態(tài)一旦明確，及時關掉電源同樣不會影響到液晶狀態(tài)。鐵電液晶主要呈現(xiàn)螺旋層狀排列，兩層液晶分子傾斜排列方式相同的情況下，兩者的距離就是螺距，兩片透明導電體間夾一個鐵電型液晶，液晶分子與邊界交互作用會限制分子排列，使得螺旋層狀排列無法形成，在邊界作用下，液晶分子呈現(xiàn)一致的排列方向[2]。此外，層結(jié)構(gòu)法線與液晶分子長軸夾角，能量呈現(xiàn)對稱分布的情況下，液晶分子穩(wěn)定狀態(tài)有兩種，而液晶分子對其存在狀態(tài)的選擇，通常受外加電場的有效控制。向列型液晶主要呈現(xiàn)棒狀分子平行排列，這一液晶分子具有相對比較大的運動自由度，屬于最佳流動性液晶，而且該類液晶有著較小粘度與較快應答速度，所以是應用比較早的一類液晶，通常被用于筆記本電腦、液晶電視等元件中。

2.2研究方向

目前液晶顯示器在設備與工藝中的開發(fā)與研究較為完整，玻璃基本也是比較成熟的一個產(chǎn)業(yè)，再加上有些產(chǎn)品已經(jīng)在硬質(zhì)塑膠基板中加以應用，目前在柔性塑膠基板內(nèi)應用液晶顯示模式的資源并不多。液晶顯示機制難點包括：聚合物分散型液晶顯示具有較高的驅(qū)動電壓、較慢的響應速度以及較低的對比度。而頂點雙穩(wěn)態(tài)顯示則很難全彩顯示，且具有較窄的可視角度。鐵電液晶顯示具有較快的響應速度，能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量較高的動畫顯示效果，因為鐵電液晶分子排列形態(tài)為晶型，所以組織極易被外界所影響。向列相液晶圖像由聚合物單元間隙決定，面板彎曲很容易導致間隙發(fā)生變化，進而會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響，由此就會加大背光模塊設計難度，無法確保屏幕亮度的均勻性。所以未來還應該開發(fā)更多液晶材料，使柔性液晶顯示器應用性能得到提升。

3.電泳技術

電泳是通過帶荷電膠體顆粒移動于電場的原理，電極間帶電物質(zhì)運動從而實現(xiàn)色彩交替顯示。電泳顯示器所用技術包括微杯型電泳、扭轉(zhuǎn)球型電泳以及逆乳膠電泳等諸多顯示技術。

3.1技術原理

在電泳技術中，扭轉(zhuǎn)球型電泳是在密封腔體內(nèi)部注入油性液體，黑白扭轉(zhuǎn)求微粒分散在液體內(nèi)部，白色半球為反射光，而黑色半球為入射光。采用驅(qū)動電路與氧化煙錫對電場進行控制，通過脈沖壓力作用，通過偶極子本身所具有的扭矩力，液體內(nèi)小球會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，采用驅(qū)動電壓對球體排序與扭轉(zhuǎn)角度進行調(diào)整，以實現(xiàn)圖像灰度的控制[3]。微杯型電泳的原理是在染色絕緣溶劑中分散帶電微粒，從而形成膠體電泳液，并在特定微杯內(nèi)封裝，將電場施加在分散的體系內(nèi)部，庫侖力聯(lián)合作用下，帶電粒子會形成電泳。以改變電場方向的方式，實現(xiàn)帶電顆粒的定向泳動。

3.2研究方向

現(xiàn)階段的電泳液晶顯示技術處于不成熟狀態(tài)，應該從以下方向加以改善：相應速度慢，不能表達視頻畫面，由于電泳技術必須以粒子運動為依賴，顯示開光時間長，同時還有待改進全彩色顯示技術，而且電泳液晶技術的制造工藝比較復雜，成本與材料要求比較高。目前電泳顯示技術還處在研發(fā)環(huán)節(jié)，還需解決諸多科技問題。

4.總結(jié)

近年來柔性顯示技術的科技研發(fā)重點包括：開發(fā)顯示元器件技術、開發(fā)驅(qū)動元件技術以及開發(fā)基板技術等。柔性顯示技術主要涉及色彩學、光學、電子學以及材料化學等，為綜合性技術范疇，因此柔性顯示技術本身具備綜合性與前沿性特征。國內(nèi)應不斷加強柔性顯示技術的基礎研究，以技術開發(fā)為重點，全面培育更多新型、現(xiàn)代化的柔性顯示產(chǎn)品，并對柔性顯示產(chǎn)業(yè)鏈進行創(chuàng)建，充分利用各種現(xiàn)代資源，將協(xié)同增效優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標、開發(fā)關鍵技術以及開展知識產(chǎn)權(quán)共享等領域加強合作，從而推動柔性顯示產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]柔性顯示基板材料研究進展[J].華南師范大學學報（自然科學版），2017，49 （1）：9-16.

[2]劉艷玲，胡坤，黨鵬樂，等.柔性顯示器件機械試驗方法研究[J].信息技術與標準化，2017 （06）：23-26.

[3]佚名.柔性顯示屏多工位單視覺AOI檢測平臺：，CN206321579U[P].2017.