多年来,研究人员一直试图开发柔性电子显示器,这项突破将为我们带来可以折叠和卷起的平板电脑,以及将可拉伸视频屏幕嵌入到织物中的服装。最大的问题一直是找到一种可延展的超薄基层或基板,用于构建显示器。聚合物发光二极管 (PLED)——一种有机发光二极管显示器,现在正用于极其昂贵、薄如蝉翼的电视——只有几微米厚且柔软。问题在于,它们一直需要在塑料或玻璃基板上制造,而塑料或玻璃基板通常比 PLED 本身厚 1,000 到 10,000 倍,而且并不特别柔韧。
然而,通过改变制造方法,就有可能去除那些厚厚的、不柔韧的基板。一个国际科学家团队使用“剥离粘贴”技术,制造出了仅两微米厚的 PLED——比厨房保鲜膜薄好几倍。
首先,研究人员将 1.4 微米厚的聚酯薄膜片材(将用作 PLED 的基板)应用到刚性玻璃支撑物上。材料科学家 Matthew White 说,聚酯薄膜片材类似于今天大多数新的开箱即用的智能手机和平板电脑上附带的屏幕保护膜。“我们只是意识到我们可以将 [剥离粘贴] 方法应用于设备制造,并突破您可以使基板变得多薄的极限。”Matthew White 是奥地利林茨约翰内斯开普勒大学的材料科学家。
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一旦聚酯薄膜到位,White 和他的同事就会在顶部沉积 PLED。PLED 有三层:一个 100 纳米的金属电极、一个 200 纳米的透明电极,以及一个夹在中间的 225 到 330 纳米厚的发光层。当这些元素位于聚酯薄膜上时,研究人员将整个东西从玻璃上剥离下来。由此产生的显示器像人们期望的厨房保鲜膜一样轻便、柔韧且可挤压。
将 PLED 元素沉积在薄而有弹性的基层上,可以制成可拉伸的屏幕。从理论上讲,拉伸性仅受基层拉伸性的限制。
去年夏天,科学家们制造了两个柔韧的八像素 PLED 显示器,一个发出红色光,另一个发出橙色光。每个像素的尺寸为 3 毫米 x 6 毫米,比当今高分辨率屏幕中的微小像素大得多。然而,PLED 的亮度几乎达到显示器质量,研究人员相信他们可以很容易地缩小像素尺寸。
在这些显示器准备好上市之前,仍然存在许多障碍。最大的障碍是:金属电极在空气中不稳定;大约一个小时后,像素逐渐变暗。在技术准备好投入黄金时期之前,需要不同的材料。这些显示器也不是特别节能,尽管 White 表示他的团队看到了使其与传统照明一样高效的明确途径。