水洗揉搓也完好无损的新型显示屏问世

Published 28 Jun.2023 11:16(KST)

KAIST-国家纳米综合技术院研究团队
“即使浸泡在水中6小时也能保持80%亮度”

即使用水清洗也能保持性能的显示材料已经被开发出来。

国际学术期刊《ACS Nano》上个月13日出版的封面。刊登了由KAIST与纳米综合技术院共同开发的柔性材料OLED相关论文。图片由KAIST提供

韩国科学技术院（KAIST）31日表示，电气与电子工程系教授 Choi Kyungchul 研究团队与 Korea Nano Technology Institute 的 Lee Yonghee 博士团队通过共同研究，利用“MXene”纳米技术，成功开发出一种即使暴露在水中也能透出背后背景并发光的防水透明柔性有机发光二极管（OLED）。

在汽车显示、生物医疗保健、军用及时尚等多个领域备受关注的透明柔性显示器，稍有变形就容易破裂。为了解决这一问题，业界一直在研究碳纳米管、石墨烯、银纳米线、导电高分子等多种透明柔性导电材料。

二维 MXene 材料是一种具有高电导率和高透过率，并具备可通过溶液工艺实现大规模生产等优异特性的导电材料。但由于其电学特性极易因空气中的水分或水而劣化，在高寿命电子器件中的应用存在局限，因此尚未发展到可进行信息显示的矩阵形态系统化阶段。

研究团队通过采用防止因水分或氧气导致氧化的封装（encapsulation）策略，开发出了环境稳定性高、寿命长的 MXene 基 OLED。研究团队先分析了水分导致 MXene 电学特性劣化的机理，再据此设计封装薄膜。通过阻隔水分并引入抵消残余应力的技术赋予器件柔性，最终将封装薄膜设计为双层结构。在最上层附着了厚度为数十微米（μm）的超薄塑料薄膜，使其即使置于水中清洗也不会发生性能劣化。

通过这一技术，研究团队开发出了在阳光照射的室外显示条件下，肉眼即可辨识亮度、亮度达到 1,000 cd/m² 以上的红（R）/绿（G）/蓝（B）三色 MXene 基 OLED。以红色 MXene 基 OLED 为例，其在空气中储存寿命可达 2,000 小时（维持 70% 亮度），在空气中驱动寿命为 1,500 小时（维持 60% 亮度），并在曲率半径约 1.5 毫米的低弯折条件下经受住了 1,000 次以上弯折，表现出优异柔性。此外，即使在水中浸泡 6 小时，其性能依然得以保持（维持 80% 亮度）。同时，研究团队利用图案化（patterning）技术，将 MXene 基 OLED 制作成被动矩阵（passive-matrix）结构，并演示了可显示文字和图形的透明显示器。

博士研究生 Jung Soyoung 表示：“为了提升 MXene OLED 的可靠性，我们重点进行了与之匹配的封装结构及工艺设计”，“通过将 MXene OLED 制作成矩阵类型，实现简单文字和图形显示，为 MXene 在透明显示领域的应用奠定了基础”。