有機發光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED），作為一種相對于傳統液晶顯示更輕、更薄、更清晰、刷新速度更快的顯示技術，已經廣泛應用于手機、電視等顯示屏。
OLED顯示作為目前最為熱門的顯示技術之一，在廣大研究人員與企業技術人員的研究下不斷發展和完善。從制備方法上，OLED從真空蒸鍍法向非接觸、易于圖案化、節約材料的噴墨打印法發展；從應用上，OLED從剛性顯示向使用范圍更廣的柔性顯示發展。
近日，華南理工大學寧洪龍團隊在《液晶與顯示》2021年第2期發表了“柔性與印刷OLED研究進展”綜述（DOI：10.37188/CJLCD.2020-0232），該綜述作為封面文章介紹了柔性OLED顯示技術以及印刷OLED顯示技術，回顧了柔性與印刷OLED的研究進展，并討論了其發展前景。
《液晶與顯示》2021年第2期封面
一、柔性OLED
柔性OLED具有可折疊、質量輕、外形薄、成本低、性能優越等特點，在可穿戴、可折疊電子設備等領域前景廣闊。但彎曲折疊易導致其性能劣化，科研人員希望從材料及結構等方面解決這個問題。柔性OLED器件與剛性OLED器件在結構上的主要區別是柔性襯底與柔性電極。
（1）柔性襯底
由于柔性OLED各功能層是柔性的，作為研發柔性顯示的基礎，柔性襯底需遵循可彎曲成任意形狀的標準。目前，柔性襯底一般分為四大類：聚合物材料襯底、金屬箔片襯底、超薄玻璃襯底、紙質襯底。
聚合物材料襯底：透光性良好且成本低，是目前最為熱門的柔性襯底之一。市面上常用的柔性襯底以聚合物PI為主，但其熱穩定性較差，在高溫制備過程中容易變形，且對水氧的阻隔能力差，通常需要結合隔水氧的封裝膜使用。
金屬箔片襯底：耐受溫度高，水、氧阻隔性能好，金屬箔片厚度在小于0.1 mm時有較高的機械強度。然而金屬的透光性差限制了其在透明柔性顯示中的應用。同時，金屬箔片襯底還存在電容耦合效應以及與TFT工藝中化學物質不兼容等問題，實用性較差。
超薄玻璃襯底：具有良好的可見光通透性和水、氧阻隔性能、熱穩定性，表面光潔度高并且絕緣。但是滿足厚度標準后柔韌性會變差，也很脆弱，易產生裂痕，易破損。
紙質襯底：作為近幾年引起廣泛關注的柔性襯底材料，其優勢在于成本低廉、質地輕薄、環境友好，能達到彎曲折疊、循壞使用的效果，對發展柔性顯示具有重要意義。但是紙質襯底目前還存在表面形貌粗糙、耐熱耐化學性能較差、使用壽命較低等問題，技術尚不成熟。
（2）柔性電極
柔性電極是柔性OLED的核心部分，需要滿足一定條件的透明度、導電性和柔性。柔性電極主要分為金屬電極、透明導電氧化物薄膜電極、碳基材料電極和導電聚合物薄膜電極。
金屬電極：金屬電極是傳統的電極材料，也是幾種電極之中導電效果最好的電極材料，包括超薄金屬薄膜電極、金屬網格電極和金屬納米線電極等，但透過率低是金屬電極廣泛應用的最大難題。
透明導電氧化物薄膜電極：憑著其優越的導電性與透過率廣泛應用于OLED領域。其中ITO電極是較為成熟的透明導電電極，在目前柔性顯示領域占主導地位。但實際上氧化物薄膜一般質地較脆，使其在高曲率彎曲及可折疊顯示器件領域使用受限。
碳基材料電極：具有良好的電學與力學特性，可以“卷對卷”大規模應用于柔性OLED中，前景良好。但目前碳基電極的電阻較高。
導電聚合物薄膜電極：因其可旋涂制備，導電性與透光性良好，已成功應用于柔性器件，具有較好的發展前景，但目前其導電率對比ITO等電極仍有較大差距。
二、印刷OLED
噴墨打印是一種非真空、非接觸、低成本、直接圖形化的薄膜沉積技術。與傳統的蒸鍍工藝相比，它所需的材料和能量少，加工步驟簡單，與柔性大尺寸顯示的快速制造相適應。目前大尺寸高分辨的印刷OLED已初步實現。印刷OLED的核心在于印刷設備、印刷墨水、印刷像素。
（1）印刷設備
主流的噴墨打印技術主要包括壓電噴墨打印、氣溶膠噴墨打印、電流體動力噴墨打印，三種噴墨打印技術對比如表1所示。
（2）印刷墨水
噴墨打印需要將打印材料溶解于溶劑中形成打印墨水，并通過噴墨打印機將墨水滴于基底上。所以，開發高性能OLED發光材料墨水和電極墨水是實現印刷OLED產業化的關鍵。
發光材料墨水：發光材料墨水包括熒光材料、磷光材料及熱激活延遲熒光材料，其中藍光OLED以熒光材料為主，紅、綠光OLED以磷光材料及熱激活延遲熒光材料為主。目前各類發光材料墨水均已初步實現印刷，但性能有待提升。
電極墨水：電極墨水的種類與上述柔性電極種類相似。其中，金屬油墨的導電性最好。最為常用的金屬油墨是銀墨水，銀墨水根據分散體系可分為銀納米顆粒墨水與金屬有機分解型墨水。
（3）成膜處理
當墨水被打印到襯底上時，由于液滴釘扎邊緣的溶劑蒸發速率遠大于液滴中心區域，溶劑從中心區域補充到邊緣，形成向外的毛細流動，溶質隨之被帶動并聚集在邊緣形成咖啡環，從而導致薄膜厚度不均。如何解決“咖啡環”效應是噴墨打印成膜過程中的最大難題。目前，抑制“咖啡環”效應主要方法有：墨水調控、環境控制、基板調節。
墨水調控：與咖啡環效應相對的Marangoni流是指液體從液滴邊緣向中心的流動，增大Marangoni流可以有效抑制“咖啡環”效應。采用高低沸點溶劑共混、添加表面活性劑等方法處理墨水均可有效增強Marangoni流。
環境控制：研究人員認為通過環境調控可以影響毛細流動，從而調節液滴成膜形貌。目前已發現可以通過增加環境濕度或營造干燥微環境等方法調節溶劑揮發以調控形貌。
基板調節：通過調節基板的溫度及親疏水性也可以影響毛細流動，可削弱“咖啡環”效應。
三、總結與展望
綜上所述，未來OLED顯示屏將在應用上向柔性方向發展，在制備技術上向噴墨打印方向發展。柔性OLED輕便、可折疊彎曲的特性能夠擴大顯示技術的應用范圍，為人們的生活帶來飛躍性進步。印刷OLED能夠節約成本，在大尺寸顯示制備上極具潛力。目前，國內外很多企業如JOLED、LGD、京東方、TCL、友達光電等都在開展柔性印刷OLED的研發，并取得了不錯的進展。我國對顯示技術十分重視，目前已建立“國家印刷及柔性顯示創新中心”，大力發展印刷OLED與柔性OLED。近日，TCL在CES展會上展示了全球首款噴墨打印柔性顯示屏，并計劃于2024年進行量產商用。
圖4 首款17英寸噴墨打印柔性OLED屏
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來源：中國光學
