SANGIN HAHN/KAIST/NATURE COMMUNICATIONS
弹性显示器可以用于新型健康监测设备和可穿戴计算机,也可以将弯曲或球形物体变成触摸屏和灯。但打开这些显示器通常会发现像素岛之间的间隙。
现在,一组研究人员在弹性有机发光二极管(OLED)显示器中找到了解决这一分辨率问题的方法。他们的设计包括隐藏的超薄OLED,它们位于显示器的折叠处,当设备拉伸时会弹出。韩国高级科学技术研究院(KAIST,Korea Advanced Institute of Science and Technology)开发有机电子产品的工程师Seunghyup Yoo表示,这些隐藏的OLED可以使显示器充满更高比例的像素。当沿着两个轴拉伸到30%的应变时,87%的设备仍然发光,保持了大部分分辨率。这项工作发表在《自然通讯》杂志上(https://www.nature.com/articles/s41467-024-48396-w)。
制造弹性电子产品有几种方法。例如,研究人员可以对具有固有弹性的新型电子和光学材料进行化学设计(https://spectrum.ieee.org/stretchable-electronics)。另一种方法是用传统材料制成的电子设备的刚性“岛”形成有弹性的表面,并用蜿蜒的电线将其连接起来。
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Yoo通过电子邮件表示,实现这一设计的关键是使用超薄OLED。使用超薄OLED岛,这种岛本身就很灵活,可以实现中间路径——这些设备足够坚固,可以折叠到设备的隐藏区域。Yoo实验室的博士生Donggyun Lee想出了这个主意。当时,他正在使用超薄OLED制作光疗设备。Yoo说,这个团队花了大约三年的时间才使这个有弹性的展示想法发挥作用。
为了制造这些设备,Yoo的团队首先使用弹性体成型显示器的弹性基底。衬底被图案化为具有一系列从表面竖起的方形岛。另外,该团队在玻璃板上制作了一组OLED。OLED是使用传统材料制成的,但它们经过精心设计和封装,因此具有机械坚固性。然后研究人员将两者结合在一起。弹性体基板沿4个轴预拉伸,OLED阵列小心地放置在其顶部。一些发光区域落在岛上,一些落在岛之间的部分上。当伸展放松时,这个“隐藏的活动区域”会折叠在岛屿之间。
当得到的显示器被拉伸时,其有效面积减少约10%;以前使用这种岛状设计的设备会损失大约60%的分辨率。
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西北大学研究可拉伸电子器件的材料科学家John Rogers说:“这是一项非常有趣的工作,基于一个聪明的想法,并以高度的技术复杂度执行。”
Yoo说,到目前为止,这些显示器的像素密度不是很高,每平方英寸大约有11个像素。相比之下,大多数智能手机屏幕的ppi为300到450(https://spectrum.ieee.org/from-foldable-phones-to-stretchy-screens)。他说,该团队受到实验室设备的限制,但由于他们使用传统的OLED材料,这些设备应该适合大规模制造,而且使用更高质量的设备也应该带来更好的分辨率。他说,通过缩小这些岛屿并使每个岛屿成为一个单独的像素,分辨率可以提高到100到200 ppi。