柔板显示技术研究进展

图３ Ｐｈｉｌｉｐｓ公司利用印刷术制成的柔板显示器件 Ｆｉｇ．３ Ｐｈｉｌｉｐｓ’ｎｅｗ ｄｉｓｐｌａｙ ｌｎａｄｅ ｂｙ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ
ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｏｎｔｏ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｌｍ
尽管ＥＩＤ技术已经取得了巨大的进步，但是它仍然面临 着挑战。主要挑战之一是它的响应速度比较慢。因为该技 术依赖于粒子的运动，用于显示的开关时问非常长，长达几 百毫秒。虽然用于ＥＩＤ显示的使开关时间达到几十毫秒的 材料正在开发之中，但即便是这个速度对视频应用也是不够 的。显示的低速度也降低了材料连续显示色彩的性能。一 些ＥＩＤ显示器在２种色彩之间切换，与此同时，其他却是黑 白显示，并需要一个彩色滤光片。然而，用于该技术的驱动 器正因双稳态性问题而面临挑战，所以，对显示器的亮度常 常要作折衷。虽然双稳态性被认为是对显示有利的属性，但 它也给ＥＩＤ带来了挑战，因为它需要采用一种独立的驱动器 架构，以让该技术发挥作用，从而导致这种显示器的成本上 升。
万方数据
柔板显示技术研究进展／王秀峰等
·３·
电致变色显示技术（ＥｃＤ）ＦＯＬＥＤ
船研耋耋国国防黧曼黧蠢篓：ｕ窭盯蹦２８ｐｌａｙ公司口妻
极致力于
的研究与开发。在 ２００７ 年ｏＳｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎ－
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＳＩＤ）研讨会上，Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ公司首 次推出高解析度主动矩阵有机电致发光二极管（ＡＭＯ－
（２）超薄、质轻与当前市场上的液晶显示及其它显示 器件相比，超薄塑料或金属薄片显示基板赋予了柔性电致发 光显示器件超薄和质轻的特性，因此，手机、便携式计算机、 壁挂式电视以及其它含有显示器的产品都可以变得更小、更 轻。
（３）耐用、抗冲击玻璃的易碎性是当前传统显示器件 共同遇到的问题，由于柔性电致发光显示器件采用的基板是 塑料或者金属薄片，从本质上消除了玻璃易碎的问题，更加 耐用、安全。
电致发光显示技术用于柔板显示器件，具有如下明显的 优点。
（１）柔性显示 由于柔性基板的固有特性，加上显示器 件比较薄，导致柔性电致发光显示器件可以进行一定角度的 弯曲，表现出柔性显示。通过进一步的研究，有望突破三维 方向的一致性及可折叠性，以用户为中心的设计理念（Ｕｓｅｒ－ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）将成为现实。
目前，大部分柔板显示器件已经达到了显示技术的基本 要求。例如，业内人士称柔板显示对解析度的最低要求是 １００ｄｐｉ，实际上当前的技术已经达到了４００ｄｐｉ。再如，目前器 件的显示对比度已经达到２５：１，远高于所要求的６：ｌ。另 外，与传统显示器件相比，柔板显示器件的反射性、视角宽度 以及双稳态结构都表现出了明显的优势。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ｐｈｏｔＯｎｉＣ ｉｎｋ
ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ，ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ，
０ 引言
柔板显示（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ）是指一类可以制造成超薄、 超大、可弯曲的显示器件或显示技术，通常也被称为电子纸 显示（Ｅ－ｐａｐｅｒ ｄｉｓｐｌａｙｓ）。与传统显示器件相比，柔板显示器 件超薄、质轻，具有高对比度、高反射性以及宽视角等特点。 此外，电子墨水、柔性电致发光等柔板显示技术都采用一种 被称为双稳态的显示原理，只有在显示画面变化时才消耗能 量，在显示静止画面时几乎不消耗任何能量。
பைடு நூலகம்
ｉｎｋ ｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｎｉｃ
ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｏｓｅ ｒｅｃｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅｓ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｌａｔｅｓｔ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ
ｓｈｏ、＾仉Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ．
的特点，在器件制备方面各自都发展到了不同的程度。主要评述了这４种显示技术的研究进展，并对其未来的发展
进行了简要的市场分析。
关键词
柔板显示 电子纸 电子墨水 电致发光电致变色光子墨水
Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＷＡＮＧ Ｘｉｕｆｅｎｇ，ＬＩＵ Ｌｉｙｉｎｇ
图２ Ｔｏｐｐａｎ公司生产的基于ａ－ｌｎＧａＺｎＯ的电子 墨水柔板显示器件
Ｆｉｇ．２ Ｔｏｐｐａｎ７Ｓ ｆｌｅｘｉｂｌｅ １Ｆｒ ｕｓｉｎｇ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ公司［４］研制的最新柔板显示器件如图３所 示，其制作过程就像打印普通纸一样将有机电子“印”在塑料 薄膜上，在这之前，只能“印”在玻璃基质上。Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的 研究者经过大量试验最后选择在聚酰亚胺薄膜上“打印”有 机电子。此工艺制得的显示器件可以卷曲成直径仅为２ｃｍ 的圆筒，其对角线尺寸为１２ｃｍ，８００００像素，而且，整个制作 成本也可以降低。
ｓｅａｒｃｈ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ａｒｅ ｋｅｅｐｉｎｇ ｔｈｅｉｒ ｍｉｎｄｓ ｏｎ ｆｏｕｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｌｅｃ—
ｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈ—
ＯＬＥＤ器件的制作一般是以涂覆有氧化铟锡（Ｉｎｄｉｕｍ－ ｔｉｎ－ｏｘｉｄｅ，ＩＴＯ）透明导电膜的玻璃作为衬底，其中ＩＴ０膜作 为电致发光器件的正极，然后将有机／聚合物（低分子类型、 聚合体类型）发光和载流子传输材料用旋涂或真空蒸发等方 法，以薄膜的形式按照各种结构涂覆在ＩＴＯ玻璃表面，再在 其上蒸发一层功函数较低的金属如Ｍｇ、Ｍｇ／Ａｇ、Ｃａ、Ｌｉ、ＡＩ 等作为器件负电极，光从涂覆有ＩＴ０膜的玻璃衬底一侧输 出。柔性衬底器件则是以柔韧性好且具有良好透光性的材 料代替玻璃作为衬底制成ＦＯＬＥＤ器件。
简单的ＦＯＬＥＤ器件衬底为镀有ＩＴＯ透明导电膜的塑 料基片，其结构和发光机理与普通玻璃衬底的ＯＬＥＤ器件相 似，结构为柔性基片／ＩＴＯ阳极／有机功能层（含发光层）／金 属阴极。其中发光层可以用小分子的或聚合物的发光材料。 但研究表明，聚合物发光材料与小分子材料相比具有更好的 柔韧性，且使用聚合物发光材料有利于实现全塑料显示。
１ 电子墨水显示技术（ＥＩＤ）
电子墨水是一种墨水状的悬浮物，在不同极性的电压下 呈现出不同的稳定状态，从而显示出不同的颜色和灰度，在 外电场作用下可以实现可逆、双稳态、柔性显示。电子墨水 薄层与塑料晶体管薄层压在一起便可制得电子墨水显示器。 与平板显示器相比，电子墨水显示器具有以下特点：（１）使用 柔性导电高分子薄膜晶体管（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）作为电极， 物理机械性能类似传统纸张，可以卷曲甚至折叠，便于携带； （２）主要是反射型显示，对光线的反射符合朗伯反射定律，拥 有大视角；（３）对图像的显示呈双稳态（Ｂｉ－ｓｔａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ），即 在施加电场的条件下实现显示，当电场撤去以后，显示仍然 保持，因而，电子墨水显示器具备信息储存功能，而且节能； （４）电子墨水显示器是可擦写型显示媒体。
２ 柔性电致发光显示技术（Ｆ（）ＬＥＤ）
电致发光是指半导体（主要是指荧光体）在外加电场作 用下的自发光现象。在２０世纪６０年代出现了第一个有机 电致发光二极管，它是用苯醌作为电致发光主体而制成的。 １９８７年Ｋｏｄａｋ利用新型发光材料喹啉铝制成的有机电致发 光二极管是一个里程碑。有机发光显示器导电聚合物引起 了人们的关注，尤其是Ｐｒｏｆ．Ｈｉｄｅｋｉ Ｓｈｉｒａｋａｗａ、Ｐｒｏｆ．Ａｌａｎ Ｊ．Ｈｅａｇｅｒ和Ｐｒｏｆ．Ａｌａｎ Ｇ．ＭａｃＤｉａｒｍｉｄ等在２０００年获得 了诺贝尔奖以后。
图１ Ｅ Ｉｎｋ公司的ＶｉｚｐｌｅｘＴＭ显示原理（ａ）及电子 墨水显示器件原型（ｂ）
Ｆｉｇ．１ Ｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＶｉｚｐｌｅｘＴＭ ｉｍａｇｉｎｇ ｆｉｌｍ（ａ）ａｎｄ ｔｈｅ Ｅ Ｉｎｋ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ（ｂ）
日本Ｔｏｐｐａｎ印刷公司［２３研制出一种非晶态氧化物（ａ＿ ＩｎＧａｇｎＯ）半导体薄膜晶体管，并将其与电子墨水面板碾压 在一起，成功制成柔板显示器件，如图２所示。与非晶硅（ａ－ Ｓｉ）相比，这种ａ－ＩｎＧａＺｎＯ具有更高的电荷载流子迁移率 （＞５ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）），可以在室温下采用溅射法将电子墨水显 示层沉积在柔性的聚萘二甲酸乙二醇酯（ＰＥＮ）上面［３］。为 了简化过程并降低成本，Ｔｏｐｐａｎ公司计划采用印刷的方法 将电子墨水显示层与ＰＥＮ结合在一起来制备柔板显示器 件，这将降低成本，并可能实现量化生产。
＊国家自然科学基金（５０３７２０３８） 王秀峰：男，１９６３年生，博士，教授，主要从事柔板显示技术、快速成型技术和功能复合材料等方面的研究 ｅｄｕ．ｃａ
Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｘｗ＠ｓｕｓｔ．
万方数据
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材料导报：综述篇
２００９年８月（上）第２３卷第８期
最近，美国Ｅ Ｉｎｋ公司［１３研发出新一代成像薄膜，被称为 ＶｉｚｐｌｅｘＴＭ，这是一种微胶囊墨水成像薄膜，其构造原理如图 １（ａ）所示。即首先将电子墨水包裹制成微胶囊，涂在一层被 ＩＴＯ覆盖的塑料基板上面，然后用粘合剂使之与塑料薄片粘 在一起制成ＶｉｚｐｌｅｘＴＭ成像薄膜。最后，将ＶｉｚｐｌｅｘＴＭ与塑料 薄膜晶体管（ＴＦＴ）压在一起制得电子墨水显示器，如图ｌ（ｂ） 所示。目前这种显示器件的尺寸包括１．９”、５”、６”、８，，和９．７” 不等。
ＬＥＤ），它建立在用ａ－Ｓｉ作底板的柔性金属薄片上面。利用
这项技术，他们研制出柔性有机电致发光显示器件，如图４
所示。
图４ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ公司研制的ＦＯＬＥＤ显示器件 Ｆｉｇ．４ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｄｉｓｐｌａｙｓ
ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００２１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｈａｔ ｓｅｅｋ ｔＯ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｆｅｅｌ ａｎｄ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ｐａｐｅｒ ａｒｅ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｇｌｏｂａｌ ｒｅ－
柔板显示技术研究进展／王秀峰等
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柔板显示技术研究进展。
王秀峰，刘立营
（陕西科技大学材料科学与工程学院，西安７１００２１）
摘要 作为下一代显示技术的代表，模拟普通纸张显示效果的柔板显示技术已经成为世界各国研究的焦点。
目前，主要包括４种实现柔板显示的技术，分别为电子墨水显示技术（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｋｄｉｓｐｌａｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＥＩＤ）、柔性电 致发光显示技术（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＦＯＬＥＤ）、电致变色显示技术（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ ｃｈｒｏｍｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＥＣＤ）和光子墨水显示技术（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｉｎｋ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐ皿）。每种技术都有各自
目前众多国家的研究单位，甚至一些大的跨国公司都跻 身于柔板显示技术的开发与研制的行列中。具有代表性的 Ｅ Ｉｎｋ、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｔｏｐｐａｎ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ和Ｉｎｔｅｌ 等公司都致力于电子墨水柔板显示技术的研究；Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ主要进行电致发光柔板显示技术的开发研究；Ｎｔｅｒａ 和Ｓｉｅｍｅｎｓ专攻电致变色柔板显示技术；最近，加拿大的研 究者以及加利福尼亚大学化学学院都在进行光子晶体全彩 色柔板显示技术的研究，这将为柔板显示实现彩色显示开辟 一条新的路径。