近年來，顯示技術(shù)加速從“剛性”向“柔性”升級。柔性顯示憑借“能屈能伸”的特性，越來越多地應(yīng)用于消費(fèi)電子、商業(yè)空間、智能交互等領(lǐng)域。近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究團(tuán)隊(duì)成功制備出高性能可拉伸高分子發(fā)光二極管（PLED），其光電性能和機(jī)械穩(wěn)定性顯著提升；不久前，韓國LG顯示公司也展示了其可拉伸顯示屏原型，可實(shí)現(xiàn)約53％的拉伸變形。一系列突破性進(jìn)展，正為柔性顯示的快速發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。

從可折疊手機(jī)到彎曲屏手環(huán)，從車載柔性屏幕到大屏戶外廣告，柔性顯示憑借可彎曲、超輕薄、高對比度等特性，突破傳統(tǒng)屏幕的物理限制，創(chuàng)造出邊緣彎曲、整屏彎曲、折疊與卷曲等新形態(tài)。它推動相關(guān)產(chǎn)品朝著“萬物皆顯示”的愿景邁進(jìn)，正在重塑人機(jī)交互的邊界，催生規(guī)模巨大的新一代產(chǎn)業(yè)集群。

柔性屏是如何“煉”成的

柔性屏絕非簡單地將傳統(tǒng)玻璃屏“掰彎”，要實(shí)現(xiàn)這一功能可謂“牽一發(fā)而動全身”。它像一個由基底、電子元器件、封裝薄膜和蓋板等構(gòu)成的多層“彩虹蛋糕”，當(dāng)“蛋糕”的每一層都具有柔性后才能實(shí)現(xiàn)整體的彎曲和折疊，同時要確保屏幕的顯示效果和耐用性。這就需要柔性基底材料、核心電子元器件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和柔性封裝技術(shù)等多個領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新。

首先是柔性基底材料。因?yàn)槠聊恢谱鬟^程中存在多種高溫及酸堿環(huán)境，基底就需要薄而柔軟、耐高溫抗腐蝕的高分子材料。目前常用的高分子基底材料包括聚酰亞胺和聚酯材料，可以薄至0.1毫米，能承受高溫工藝并經(jīng)受上萬次折疊不變形。

其次是核心電子元器件，包括薄膜晶體管（TFT）和有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）。它們依賴于高性能的電子材料，如氧化物半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體和導(dǎo)電金屬／高分子材料等。這些關(guān)鍵材料像一支合作默契的團(tuán)隊(duì)：氧化物半導(dǎo)體像電流的“快速傳遞員”，確保電流在屏幕中迅速流動，使得顯示屏響應(yīng)快速、顯示清晰流暢；有機(jī)半導(dǎo)體具有“自發(fā)光的魔法”，能夠自發(fā)光，無需背光源，讓屏幕更加明亮、節(jié)能并能適應(yīng)彎曲與折疊；導(dǎo)電金屬則是“電流的高速公路”，確保電流在各個部分之間暢通無阻。同時，在這些元器件之間還需采用“島橋結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)，每個元器件就像一座小島，通過彈性結(jié)構(gòu)連接，形成一個靈活的網(wǎng)絡(luò)。在屏幕彎曲時，這些元器件能夠有效釋放形變產(chǎn)生的壓力和應(yīng)力，以保持顯示屏的完整性和功能性。

最后是封裝技術(shù)。這是保護(hù)柔性顯示屏免受外界環(huán)境（如氧氣和水汽）影響的關(guān)鍵。理想的封裝材料需要具備輕薄、柔韌的特性，同時提供優(yōu)異的防潮、防氧化能力，以保護(hù)顯示屏內(nèi)部的有機(jī)元器件不受損害。為此科研人員開發(fā)出多層復(fù)合封裝，甚至探索自修復(fù)涂層，使柔性屏在保持柔性的同時大幅延長壽命。

應(yīng)用場景拓展至多領(lǐng)域

目前，柔性顯示的全球市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2024年全球柔性有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（AMOLED）面板出貨達(dá)6.31億片，占手機(jī)屏幕市場的42％；預(yù)計(jì)到2031年，柔性顯示市場規(guī)模將超過1730億美元，年復(fù)合增長率高達(dá)34.3％。目前柔性顯示技術(shù)應(yīng)用已逐步拓展至智能終端、可穿戴設(shè)備、汽車與交通、醫(yī)療健康以及公共服務(wù)等多個領(lǐng)域。

在智能終端領(lǐng)域，柔性顯示正持續(xù)豐富產(chǎn)品形態(tài)。2025年，華為公司發(fā)布全球首款三折疊筆記本，展開后屏幕可達(dá)18英寸，可實(shí)現(xiàn)大屏辦公與便攜收納輕松切換。三星公司正在研發(fā)的卷軸屏手機(jī)，屏幕可由常規(guī)尺寸拉伸至12.4英寸，將拓展“手機(jī)—平板”的跨界體驗(yàn)。相比早期曲面與折疊屏幕，新一代柔性智能設(shè)備在尺寸、分辨率與耐用性上全面躍升。

在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，柔性屏讓產(chǎn)品更貼膚、功能更多樣。2020年，華米科技與京東方聯(lián)合推出彎曲屏手環(huán)，采用環(huán)繞手腕的弧形屏幕，讓健康、運(yùn)動數(shù)據(jù)一屏盡覽。未來，可伸縮顯示屏還有望嵌入智能衣物，實(shí)現(xiàn)健康數(shù)據(jù)實(shí)時可視化。從“只能讀數(shù)”到“全面交互”，柔性屏正在不斷提升佩戴舒適度與信息承載量。

在汽車與交通領(lǐng)域，柔性顯示正在重塑人車交互界面。2022年，奔馳VISION　EQXX概念車發(fā)布，配備47.5英寸一體化柔性O(shè)LED中控屏，分辨率更高、功耗更低。寶馬、奧迪等也在高端車型配備柔性O(shè)LED儀表盤和娛樂屏，實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示與個性化交互。京東方自2020年起量產(chǎn)車載柔性屏幕，并與蔚來、小鵬等車企合作。相比傳統(tǒng)液晶顯示，新一代車載柔性屏尺寸更大、能效更優(yōu)，且可按場景彎曲。

在醫(yī)療健康領(lǐng)域，柔性顯示正向臨床與家庭場景落地。日本印刷公司曾展出搭載柔性屏的健康貼片，可實(shí)時顯示心率、血氧等參數(shù)。2021年，京東方推出柔性可穿戴醫(yī)療終端，對接遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺，數(shù)據(jù)即時可視。近年來，便攜超聲設(shè)備也引入柔性O(shè)LED，影像更清晰，能耗更低，方便醫(yī)生移動查房。當(dāng)前，柔性醫(yī)療顯示屏在清晰度、便攜性與可靠性上均有明顯進(jìn)步。

在公共服務(wù)領(lǐng)域，柔性顯示開始大范圍走進(jìn)公共空間。新一代大尺寸柔性O(shè)LED屏在亮度、壽命和耐彎折性能方面均優(yōu)于早期液晶顯示屏，公交站、商場櫥窗、展覽展臺正逐漸成為柔性顯示的新“畫布”。這些大尺寸柔性O(shè)LED屏可以貼合墻面和立柱，打造沉浸式廣告。2024年，巴黎奧運(yùn)會場館采用柔性透明顯示屏，用于賽事信息播報(bào)與互動導(dǎo)覽。

本征柔性有望帶來新突破

當(dāng)前，主流柔性屏仍依賴外部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形變，不可避免地面臨拉伸、扭曲易碎和顯示分辨率損失等挑戰(zhàn)。隨著智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)的發(fā)展，對顯示器件的柔性與穩(wěn)定性也提出了更高要求。新型本征柔性材料的開發(fā)，有望有效解決這些難題。

所謂“本征柔性”，是指從材料和器件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的根本性柔性，通過材料的分子結(jié)構(gòu)和器件的微觀設(shè)計(jì)，使屏幕本身具備承受形變的能力，而不是依靠外部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)彎折?？蒲腥藛T通過引入新型材料體系，不斷提升柔性顯示的機(jī)械強(qiáng)度與耐久性。2022年，美國斯坦福大學(xué)鮑哲南團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種由發(fā)光聚合物纖維和聚氨酯基質(zhì)構(gòu)成的本征柔性O(shè)LED，發(fā)光強(qiáng)度達(dá)7450坎德拉每平方米（cd／m2），最大應(yīng)變達(dá)到100％，展現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性與可拉伸性。此次，中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新策略：通過將微晶彈性體引入發(fā)光聚合物基質(zhì)，成功制備出高性能的本征可拉伸PLED器件。

目前，本征柔性顯示仍處在材料驗(yàn)證階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在高彈性自愈合襯底、電極以及柔性封裝材料等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本征柔性的開發(fā)依然面臨巨大挑戰(zhàn)，需要跨學(xué)科持續(xù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)力。

本征柔性的意義，不僅在于提升耐用性和穩(wěn)定性，更在于開辟新的應(yīng)用場景。隨著與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)進(jìn)一步深度融合，本征柔性顯示將提供更加個性化、智能化的使用體驗(yàn)。例如，在本征柔性顯示中嵌入傳感器與AI算法，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)分析與自適應(yīng)交互，推動真正的“人機(jī)共生”。也就是說，未來的屏幕不僅能夠彎曲、拉伸，還可適應(yīng)不同形態(tài)的設(shè)備，如可穿戴設(shè)備、智能家居等，并根據(jù)用戶需求和環(huán)境變化，實(shí)時調(diào)整顯示內(nèi)容和布局。這種從“人適應(yīng)設(shè)備”轉(zhuǎn)向“設(shè)備適應(yīng)人”的變化，是柔性顯示技術(shù)的核心魅力，激發(fā)了對未來更多創(chuàng)新產(chǎn)品的期待。

（作者單位為中國科學(xué)院化學(xué)研究所，劉云圻為中國科學(xué)院院士）