如何实现可任意折叠的柔性屏幕

作者: 刘如楠

来源: 中国科学报

发布日期: 2023-02-28

当前柔性电子产品无法满足需求,专家指出本征柔性电子学领域面临技术瓶颈,需在材料性能、柔性电路系统、单元器件、加工技术和理论基础等方面进行突破。

目前柔性电子产品无法满足需求,急需5项突破。在会议间隙,北京大学化学与分子工程学院教授裴坚举着一卷透明、轻薄的薄膜材料向与会者介绍。近日,香山科学会议第739次学术讨论会召开,专家学者围绕“本征柔性电子学的科学问题和技术瓶颈前沿”展开研讨。专家表示,在本征柔性电子学领域,我国有一些具有本征柔性的元器件已得到初步印证,但未来规划和产业布局相对匮乏。当前技术路线难以满足未来需求。

随着曲面显示器、折叠屏手机等的问世,柔性电子学逐渐为人们所熟知。柔性电子具有柔软、透明、质轻、曲面的特性,除了应用于显示行业外,还可广泛用于化学与生物传感器、柔性电池、可穿戴设备等多个领域。从技术上讲,当下柔性电子产品的实现主要依靠物理柔性、结构柔性两种路线,即减薄技术和铰链技术。随着多元信息交互及物联网时代的到来,消费应用市场对显示器件形态、特性呈现出多样化需求。

据英国市场调研公司IDTechEx预测,到2027年,柔性电子产品整体市场将达到700亿美元。然而,依靠目前的减薄技术和铰链技术,显示面板等电子产品受尺寸和形状限制,无法满足大多领域对柔性电子产品的需求。本征柔性电子学面临挑战。

2022年,刘云圻在发表于《国家科学评论》的论文中提出了“本征柔性电子”这一概念,即形态上具有高弹性形变和较小曲率半径(小于0.5毫米),同时具有较好可拉伸性(大于25%)的材料或器件。

他认为,本征柔性电子学研究有助于突破传统电子的应用限制,在智能仿生、柔性皮肤、可穿戴设备、隐身技术等领域产生新的效果,同时有利于深度融合多领域前沿技术,引领信息科技、健康医疗、可再生能源等的发展,是未来柔性电子技术的发展方向。刘云圻指出,在国际上,欧盟、美国、韩国和日本等都通过材料研究规划和产业项目布局等措施,将柔性可拉伸的电子、显示以及传感等技术列为未来发展的优先领域。

我国的研究与国际同步,一些具有本征柔性的发光二极管、晶体管及传感器等元器件已得到初步印证,但未来规划和产业布局相对匮乏,目前至少存在5个急需突破的挑战。在本征柔性电子材料方面,需要进一步提高材料性能,在保证柔性和拉伸特性的同时有较高的发光效率、传感性能等。而在柔性电路系统方面,如何实现复杂生物信号探测与模拟,使其能应用于不同场景中?如何保证大面积、稳定性与批量制备?如何实现微米级分辨率?

这些都有待研究。此外,在柔性电子单元器件、柔性电子加工技术、柔性电子理论基础方面,也存在着许多技术瓶颈。刘云圻认为,这些科学问题和技术瓶颈将是本征柔性电子学前沿领域的重点方向,未来应从这些方面进行研发布局。

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