灵活显示，打开“显示”新窗口
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近年来，显示技术从“刚性”向“柔性”的升级加速。柔性显示屏因其“柔性可拉伸”的特性，越来越多地应用于消费电子、商业空间、智能交互等领域。近日，中国科学院化学研究所研究团队成功制备出高性能可拉伸聚合物发光二极管（PLED），其光电性能和机械稳定性显着提高。前段时间，韩国LG Display公司也展示了一款可拉伸显示器原型机，可以实现约53%的拉伸变形。一系列先进的解决方案正在为柔性显示的快速发展奠定重要基础。从可折叠手机到曲面屏幕从柔性车载显示屏到户外大屏广告，柔性显示屏以柔性、超薄、高对比度等特性打破了传统显示屏的物理限制，创造了边缘曲率、全屏曲率、折叠曲率等新形态。我们正在推动相关产品朝着“一切皆可见”的愿景迈进，重塑人机交互的边界，打造庞大的新一代产业集群。柔性隔断的“精巧”机理 柔性隔断绝非简单的传统“折叠式”玻璃隔断。要实现这一功能，可以说是“一根头发，牵一发而动全身”。它就像一个多层的“彩虹蛋糕”，由电路板、电子元件、封装膜和盖子组成。只有每一层“蛋糕”都具有柔性，才能在保证屏幕显示效果和耐用性的同时，实现充分的弯曲折叠。这需要多个领域的协同创新，包括柔性基板、核心电子元件、结构设计和柔性封装技术。第一个是柔性基材。在显示器制造过程中，由于各种高温和酸碱环境的存在，基板需要薄、柔软、耐高温、耐腐蚀的高分子材料。目前常用的聚合物基材料包括聚酰亚胺和聚酯材料，它们薄至0.1毫米，可以承受高温工艺，并且可以承受数万次弯曲而不变形。接下来是核心电子元件，例如薄膜晶体管（TFT）和有机发光二极管（OLED）。它们基于高性能电子材料，例如氧化物半导体、有机半导体和金属/聚合物导电材料。这些关键要素就像一个团队，可以很好地合作。氧化物半导体就像“高速电流发射器”，让电流快速流过显示屏，使显示屏反应更加灵敏，提供清晰、流畅的显示效果。有机半导体具有“自发光魔力”，无需背光即可发光，使显示器更加明亮、节能、灵活可折叠。导电金属是“电流高速公路”，让电流在不同部件之间畅通无阻。同时，这些部件之间应采用“岛桥结构”设计。每个组件就像一个小岛，通过弹性结构连接起来，形成一个灵活的网络。当屏幕弯曲时，这些组件有效释放因变形而产生的压力和应力，保持屏幕的完整性和功能性。最后是封装技术。这是保护柔性屏幕免受外部环境（例如氧气和水蒸气）影响的关键。理想的环境防护材料应薄、柔韧，并具有良好的防潮和抗氧化能力，以保护显示器内的有机组件免受损坏。为了实现这一目标，研究人员开发了多层复合材料封装，并研究了自修复涂层，可显着延长柔性显示器的使用寿命，同时保持灵活性。场景应用涵盖多个领域。目前，全球柔性显示市场规模持续扩大。据相关统计，2024年全球柔性有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）面板出货量将达到6.31亿片，手机显示器市场份额预计将达到42%。到2031年，柔性显示市场预计将超过1730亿美元，年复合增长率为34.3%。目前，柔性显示技术的应用正逐步扩展到智能终端、可穿戴设备、汽车等多个领域。以及交通、医疗卫生和公共服务。在智能终端领域，柔性屏不断丰富产品业态。 2025年，华为将推出全球首款三合一笔记本电脑。展开后，屏幕达到18英寸，让您轻松切换大屏办公和便携式存储。三星正在开发一款可卷曲显示屏手机，可以将屏幕从正常尺寸扩大到12.4英寸，将“手机和平板电脑”的体验扩展到边界之外。与之前的曲面和可折叠显示器相比，新一代柔性智能设备的尺寸、分辨率和耐用性显着增加。在可穿戴设备领域，柔性屏幕让产品更加贴近皮肤，使其用途更加广泛。 2020年，华米科技与京东方联合推出了曲面屏手环，采用环绕手腕的曲面屏，单屏显示健康和运动数据。未来可伸缩显示器ys也有望被纳入智能服装中，以实现健康数据的实时可视化。从“只读”到“全交互”，柔性显示器正在不断提高其便利性和传递信息的能力。在汽车和交通领域，柔性显示器正在重塑人车交互界面。 2022年，梅赛德斯-奔驰VISION EQXX概念车将推出，配备集成47.5英寸柔性OLED中控显示屏，分辨率更高、功耗更低。宝马、奥迪等公司还为其高端车型配备了柔性 OLED 仪表板和娱乐屏幕，以实现动态演示和个性化交互。京东方2020年起量产柔性汽车显示器，并与蔚来、小鹏等车企合作。与传统液晶屏相比，新一代柔性汽车屏尺寸更大、更多高效节能，可根据场景折叠。在医疗和保健领域，柔性显示器正在临床和家庭环境中引入。日本印刷曾展示过一款带有柔性屏幕的健康贴片，可以实时显示心率、血氧等参数。 2021年，京东方计划推出一款灵活的可穿戴医疗设备，可以连接远程监控平台并实时显示数据。近年来，柔性OLED也被引入便携式超声设备中，提供更清晰的图像和更低的功耗，使医生更容易进行移动就诊。柔性医疗显示器现在更加清晰、便携和可靠。在公共服务领域，柔性屏开始在公共场所大规模引入。新一代大型 OLE 显示器 D 柔性在光泽度、寿命和耐用性方面具有重要优势。弯曲性能更好比第一个液晶屏。公交车站、购物中心橱窗、展台正逐渐成为柔性展示的新“画布”。这些大型柔性 OLED 显示器可以安装在墙壁或柱子上，以创建身临其境的广告。 2024年，巴黎奥运会场馆将使用柔性透明显示屏来传达赛事信息并提供交互式导航。固有的灵活性有望带来新的进步。目前，传统的柔性显示器仍然依赖外部结构来实现变形，不可避免地面临拉伸、扭曲、脆性和屏幕分辨率降低等挑战。随着智能家居、物联网、虚拟现实等新兴技术的发展，显示设备的灵活性和稳定性要求不断提高。新型固有柔性材料的开发有望有效解决这些问题。什么是所谓的“固有的灵活性”？它参考rs 指材料或设备内获得的基本灵活性。由于材料的分子结构和器件的微观设计，屏幕本身具有抵抗变形的能力，而不是依靠外部结构来弯曲。科学研究人员通过引入新的材料系统不断提高柔性显示器的机械强度和耐用性。 2022年，美国斯坦福大学鲍哲南团队开发出一种由发光聚合物纤维和聚氨酯基质制成的固有柔性OLED。发光强度达到7450坎德拉每平方米（cd/m2），最大拉力达到100%，表现出良好的稳定性和拉伸性。现在，中国科学院化学研究所的研究团队提出了一项创新策略。总之，通过将微晶弹性体结合到发光聚合物基体中，他们成功地创造了一种高性能、固有应力的发光材料。可调节的 PLED 器件。目前，固有柔性显示器仍处于材料验证阶段，尚未实现大规模应用。在高弹性自修复基材、电极、软包装材料等关键环节，内在柔性的发展仍面临巨大挑战，需要持续的跨学科研究和产业链的共同努力。固有灵活性的重要性不仅在于提高耐用性和稳定性，还在于开辟新的应用场景。随着与人工智能、物联网和大数据分析等技术的进一步融合，固有的柔性显示器可提供更加个性化和智能的用户体验。例如，固有的柔性显示器可以结合传感器和人工智能算法，以实现实时数据分析和自适应交互，促进人与计算机之间的真正共生。这意味着未来的显示器不仅能够弯曲和拉伸，还能够适应各种形式的设备，例如可穿戴设备和智能家居，并随着用户的需求和环境的变化实时调整其显示内容和布局。这种从“人适应设备”到“设备适应人”的转变是柔性显示技术的主要吸引力，并将在未来带来更多创新产品，令人期待（作者来自中国科学院化学研究所，刘云奇是中国科学院院士）。