1.4.2 与柔性电子技术的协同发展

在柔性显示产品中,除柔性显示面板本身外,还涉及很多其他产品及相关技术。柔性显示产品的发展,离不开芯片、电池等关键配套技术的发展,反过来,这些技术也对柔性显示产品不断提出新的要求或为其提供新的发展空间。

柔性电池技术:显示离不开电源,在很多应用场合,如全柔性电子报纸,可穿戴柔性显示等方面,电源往往需要具有柔性,因此柔性电池技术显得非常重要。目前,在柔性锂离子电池方面,研究者们实验了有机聚合物/金属复合物集流体和基于碳材料的集流体,基于碳纳米管的独立式电极、基于石墨烯的独立式电极、导电聚合物电极和有机/无机复合柔性电极,以及凝胶聚合电解质、塑料晶体电解质等柔性固态电解质等新型技术,取得了很多进展。此外,在 Li-S 柔性电池和柔性太阳能电池等方面有明显进展。这些都让柔性电池技术日益满足实际应用的需要。未来柔性电池技术面临的主要挑战是同时实现大电池容量、良好的柔性和良好的稳定性。

柔性芯片技术:显示离不开芯片,在人体医疗监测、可穿戴电子装备等应用场合下,柔性显示产品对芯片提出了柔性的要求,因此近年来柔性芯片技术应运而生。目前,柔性芯片技术普遍处于起步阶段,主要负责将现有的柔性电路技术、柔性电子元器件技术及三维打印等技术集成起来实现芯片功能。基于现有技术水平和市场需要,医疗监测方面的此类相关研究较为活跃。但目前柔性芯片往往尺寸较大、集成度偏低,功能较简单,尚需大力发展,需要在材料和性能上实现新的突破。

柔性传感与模组技术:柔性显示应用淡化了“显示”的属性,更强调与应用场景的融合,这就离不开对场景与操控的感知。柔性传感与模组技术的突破,核心是要解决电、力、光、声的传感精度及寿命,与柔性模组结构形态之间的平衡。在智能化应用不断发展的背景下,柔性显示正在与柔性传感技术进行深度结合。常见的,柔性压力感应技术已经被应用在柔性屏手机上。除此以外,还有柔性温度感应、柔性湿度感应、柔性应变感应、柔性气体感应等技术,它们的感知机理是在柔性使用环境下,对电子器件的电阻、电容、电感和压磁信号等方面的变化进行监测,建立被测量值与这些信号的关系,从而实现测量和感知,这对屏幕的机械稳定性提出了更高的要求。目前柔性传感与模组技术面临的主要挑战是针对各种新的传感需求,需要寻找稳定可靠的探测机理,并开发配套的新型柔性聚合物半导体和有机半导体材料。

可拉伸结构形态设计:在柔性电子技术中,除对关键结构本身实现柔性化的路线以外,还有一种路线是保持关键结构本身的基本结构不变,而将这些关键结构元素嵌入可拉伸的电路或基板结构中去,如“岛桥式”可拉伸结构。当关键元件或芯片本身体积很小,但一时难以找到柔性的替代技术的时候,利用可拉伸结构进行结合的方式往往更容易实现柔性化。“岛桥式”可拉伸结构比较典型的有波形结构电路、网格状结构电路、折纸结构电路、纺织结构电路及电缆式电路等。当柔性应用中产生弯曲应变时,应变将主要通过这些可弯曲结构来实现,避免在关键元器件上产生较大应力应变,这样就可以实现柔性电子的功能。

总之,未来柔性显示技术的发展不再单打独斗,而将与其他技术关联在一起,进行系统化推进。相关技术研发人员应该注意跟踪柔性显示技术本身以外的相关柔性技术的发展。