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曹镛院士：《柔性显示技术是未来发展的方向》

来源： 名家讲堂 日期：2026-09-21 点击：777 属于：大咖观点

作者：曹镛（中国科学院院士，华南理工大学教授）

LCD和OLED谁占主导，取决于产品的性能价格比，是由市场来决定。柔性AMOLED是新型半导体显示技术之一，也是在中小尺寸显示屏领域中正在成为主流趋势的技术。随着5G互联网时代的到来，柔性显示技术将扮演不可或缺的角色。

一、印刷显示是未来发展方向

现在柔性显示和印刷显示是显示发展的方向，松下在2013年就发布过2K、2K的OLED的全印刷电视，后来台湾和大陆也都做过一些Demo，但是还没有量产。全印刷首先要解决有机和高分子发光材料的过渡层都在非极性溶剂里面溶的，最主要的问题就是要解决各层之间互溶的问题。欧洲做了很多这方面的研究，有交联、转印或者是正交的溶剂，在欧洲做得比较多的是转印的方式，我们主要是采用正交的溶剂。我们在实验室很早就发现和设计了一种新型的带极性侧链的有机高分子的共轭聚合物，在有机物涂上去的时候，就可以形成非常完整的界面，正交溶剂的方法有很大的优点，我们做了大量的合成工作，在这个基础上，我们发现这种聚合物不仅是一种正交溶剂，由于它的极性策略，也是一个很好得电子传输层。加上这一层以后，我们把它加在发光层和阴极中间，就可以使阴极的功函数大大降低，使高功函数的稳定因素也可以印刷。
现在业界讲的全印刷都是不包括上面的金属阴极的，这不是真正的全印刷。现在讲的最后还是要拿到真空盒子里面去镀阴极，只有金和银这一类稳定的金属才有可能在溶液加工。所以我们这个发现使我们有可能用铝或者银、金、铜这一类的金属把它的功函数拉下来。所以我们看到这个例子，用绿色的PPV加上PFM，我们可以看到它的效率比原来的更高，如果没有中间这一层铝，那就是基本上不发光的。更有意思的一点，不仅是铝，在金的使用上它也可以发光，并且效率还很高。这个原理可以从开路电压可以看到，它的开路电压加了这一层，把它的功函数就拉下来了，这里还有很多其它的证据，最直接的就是UPS的证据，它发生了移动。并且我们发现在做X光散射的时候加了这一层，它就出了一个新的短周期的颜色，这就说明这一层在阴极和发光层之间，它有自发光的排列。用这个不仅可以镀银，你还可以更容易加工，使它制成高效的发光器械。虽然用银胶还不如真镀的银，但是比铝的器械还要高一些，在这上面就容易加工了，可以用印刷的方式。当然它的功耗比普通低功函数的金属要高一些，我们用复合的电子处理层就初步解决了它的功耗高的问题。
在这个基础上，就要做银胶的墨水，用金是不太合适的，因为太贵了，在银胶方面我们做了大量的工作，可以看到它的界面层可以非常均匀地形成这个界面，这样就做成了单色显示的显示屏。在这个基础上，加上很多层，就可以一次打出红绿蓝全色的显示。

二、能对折才是真正的柔性显示

现在大家都讲柔性，像三星生产的这些都处于它的第一阶段，就是可以弯曲，要再进一步就是可以卷的，最后是可以对折，这是不同的柔性的程度。以我们的观点来说，要能对折的才能是柔性的。现在像iPhone X这种都是在一个玻璃衬底的基础上把它贴在上面，是比较容易弯曲的。我们用金属氧化物，它可以做成大面积的，成本比较低，但是它有很多问题。
首先对我们的问题，现在包括夏普和LG，这是国际上两个可以用金属氧化物生产的企业，他们都是用东京大学IGGO的体系，就是用钾参加的氧化锌。我们在这个基础上完全是用稀土金属来掺杂，这样有了新的化学方面的专利，在这个基础上，我们开展了这个工作。第二步就是做TFT的各种制成，最后再把这个玻璃摘下来，这样就完成了TFT的动作。我们发现用稀土掺杂的材料可以得到比较高的迁移率，我们现在测到40左右的迁移率，这样就可以大大扩大它的应用范围，因为电流加大了，电压降低了。并且我们在这中间除了在材料上的发明以外，在工艺上也有新的方法，减少了一次光刻，使它比非晶硅的工艺更加结晶。
三、电化学聚合图案化实现OLED全色显示屏
用电化学聚合实现图案化，这是全新的一个方法，国际上还没做过这种研究。原来的电聚合的聚合物主要是研究它的强度之类的，或者是它的氧化还原，做电池之类的，主要不发光，一个是它不规整，一个是它有很多掺杂剂在里面。采用了这个体系以后，我们发现了这个特点，所以就能够得到比较规整的聚合膜，在ITO的背板上可以做出非常高的分辨率，我们可以得到非常均匀的膜，这是单色的，现在我们可以做到2100PPI分辨率，这是一种很有用的技术。
我们可以利用电化学聚合物的优势，你把这个基板插到溶液里面，然后分别每个电极都使它图案化了，不需要任何研磨，和喷墨打印可以有异曲同工的作用，但是它的好处是不需要考虑这个溶液的黏度等等，喷墨打印还有很多深入的流变学的问题要研究，将来这就有可能发展成为一个便宜的方法，并且可以是大面积使用的。现在我们考虑把它轮流用电解的方式，用不同的颜色把红绿蓝做出来，这样就可以实现全色。
在PMOLED显示屏上做的，我们现在已经做到2100PPI的分辨率，这是我们跟合作单位能拿到的衬底最好的结果。将来要怎么做呢？我们现在已经初步做了，在TFT的基板上直接做，把TFT器件的基板作为电聚合的电极，这样就可以在上面找出红绿蓝，哪一行通电它就沉积了，这是初步做的放大170PPI的，这是我们现在能从新视界拿到的最高的TFT的背板的初步实验结果。
这样将来就可以提供一个很简单的方法来做完全新的一种实现，当然目前我们还没在柔性屏上做，现在基本的都是在玻璃基板上做的，这个完全可以非常容易地转移到柔性基板。

作者介绍：

曹镛：高分子化学家，中国科学院院士、发展中国家科学院院士，华南理工大学高分子光电材料与器件研究所所长，教授、博士生导师，英国皇家化学会会士。曾担任美国加州大学圣塔芭芭拉分校高分子及有机固体研究所资深研究员，加州圣巴巴拉UNIAX公司资深研究员，华南理工大学材料科学与工程学院教授、高分子光电材料及器件研究所所长。曹镛院士主要从事导电高分子研究。在用有机质子酸掺杂聚苯胺制备可溶性聚合物的基础上，提出“对阴离子诱导加工性”的概念，解决了导电高分子的高导电性与加工性不能兼容的难题，其研究结果已得到实际应用。此外，成功地研制出可弯曲的塑料片基发光二极管使铝阴极LED的电荧光量子效率达到甚至超过钙阴极器件等。先后主持科技部“973”项目、国家自然科学基金重大国际合作研究计划项目、国家自然科学基金重点基金项目等科研课题30余项；获授权中国发明专利13项，美国专利授权23项；先后在光电高分子材料及器件研究方面发表SCI论文600余篇，他引超过20000次，还被入选全球2015高被引科学家名单“Highly Cited Researchers 2015”。研究成果曾获获得广东省自然科学一等奖、国家自然科学二等奖等。被授予“有突出贡献的中青年科学家”称号。

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