“‘万物皆显示’已成为可以预见的未来,柔性显示将是未来显示技术的重要发展方向之一。”这是日前在广州举办的2021中国电子材料产业技术发展大会上中国科学院院士刘云圻发表的观点之一。他表示,国内应积极抓住本征柔性显示+分子材料+印刷技术战略机遇。

 

通常所说的柔性显示,是指由柔软材料制成的可变形、可弯曲的显示装置,被广泛应用于手机、电视、可穿戴设备、车载显示器、VR等领域。刘云圻表示,实现柔性有几种不同的方法,包括物理柔性(将物体做得很薄、很细)、结构柔性(芯片本身是刚性的,芯片之间的连线采用弹簧机构),他在演讲中提出的是本征柔性,即材料本身具有柔性。“现在市场上的柔性技术是物理柔性与结构柔性的结合,这种柔性的长期稳定性是一个问题,即折叠多次以后就会出现裂痕。”刘云圻说。目前,柔性显示的主流技术是柔性OLED,柔性液晶显示(LCD)也在同步发展中。“十三五”期间,我国在OLED显示领域的投入大于1.4万亿元,建设新型显示生产线20条,但材料、设备、技术本土化率很低,如果其中部分显示屏是本征柔性屏的话,将带来巨大的市场。

 

在谈到高分子材料时,刘云圻特别强调了高迁移率这个概念。他表示,根据不同的应用,高分子材料有一个基本的物理指标叫做迁移率,迁移率是半导体材料的重要物理参数,根据不同的迁移率大小可以做成不同的应用,材料迁移率由低到高覆盖了智能传感、显示驱动、信息处理与传递等诸多领域。“虽然国内在这方面起步比其他国家晚了10年,但由于国家重视以及科研院所的投入,在该领域已经实现了从跟踪、并跑,到目前的领跑。我国在高分子半导体材料迁移率方面与世界先进水平相当,已经达到1cm2/Vs以上,超过了无定型硅,基本满足了应用需求。”刘云圻表示。

 

刘云圻在演讲中还提到了印刷电子技术的发展情况。他认为,印刷技术是制备电子器件的颠覆性技术,它是世界上发展最快的领域之一,有巨大的市场前景,据IDTechEx预测,到2027年印刷电子市场规模将达到3000亿美元。他指出,印刷电子技术使电子制造实现从长流程到短流程、从减材到增材的转变,能用于任何基底材料(包括柔性基底材料),适合大面积批量制造,成本低,绿色环保,采用喷墨打印方法,具有数字化和个性化制造特征。尽管印刷电子技术拥有如此多的优点,刘云圻同时表示,目前仍然有一些关键的技术难题需要克服。他举例说,大面积(>10m2)微纳结构跨尺度制造是制约高性能印刷电子器件量产的瓶颈,面临的重大挑战包括高性能印刷材料/墨水的电学性能稳定性及可加工性,大面积高精度高效喷印装备风险极大、造价昂贵,特征(nm)-结构(μm)-器件(m)跨尺度制造困难。

 

刘云圻还谈到目前他们取得的一些成绩,如采用棒涂布法快速、低成本地制备出分子排列整齐的取向聚合物半导体薄膜,两秒钟实现了A4纸大小均匀薄膜的制备,既具有良好的器件性能,又与工业化生产兼容。