基于重叠像素集成技术的可拉伸OLED显示器件：实现拉伸状态下像素密度与填充因子的协同优化

针对传统可拉伸显示器在拉伸时像素密度(PD)和填充因子(FF)下降导致图像模糊的问题，Hagseon Kim团队创新性地提出集成重叠像素(OP)的多层结构设计。通过垂直堆叠象限像素并在拉伸时空间分离，实现了原始状态22%至拉伸状态31%的FF提升，同时保持像素尺寸恒定。该被动矩阵(PM)驱动的3×2阵列器件在《npj Flexible Electronics》发表，为可穿戴电子和生物医学设备提供了高分辨率显示解决方案。

　　

在柔性电子技术快速发展的今天，可拉伸显示器因其能承受更大形变的特性，成为穿戴式设备和生物医学界面的研究热点。然而传统设计面临一个根本性矛盾：当显示器被拉伸时，要么像素尺寸膨胀导致分辨率下降，要么像素间距增大形成视觉断层。这种"鱼与熊掌不可兼得"的困境，严重制约着可拉伸显示器在需要高精度显示的医疗诊断、增强现实等领域的应用。

韩国科学技术院(KAIST)的Kyung Cheol Choi团队在《npj Flexible Electronics》发表的突破性研究，给出了一个精妙的解决方案。研究人员受自然界重叠结构的启发，创造性地将四个象限像素(Q1-Q4)垂直堆叠在中心像素下方。这种"俄罗斯套娃"式的设计，在原始状态下通过光学融合呈现为单一像素，而在拉伸时则像绽放的花朵般展开，显露出隐藏的像素单元。

关键技术方法包括：1)采用原子层沉积(ALD)制备Al₂O₃/SiO₂复合封装层，将PET基板粗糙度从8.981 nm降至1.702 nm；2)通过激光切割形成蛇形桥结构，结合图案化粘合剂实现多层精准对位；3)利用真空热蒸发制备红光OLED堆叠结构(Ag/MoO₃/NPB/Bebq₂:Ir(piq)₃/Liq/Al)；4)采用有限元分析(FEM)优化应变分布，使50%拉伸时的最大应变从19.42%降至更低水平。

集成可拉伸显示器概念与结构

研究团队通过三种结构对比揭示创新价值：传统岛桥设计拉伸后FF从11%降至5%，而引入重叠像素的新结构在33%应变时FF反升至31%。

显示，重叠像素在50%应变时仍保持25%的FF，且像素尺寸恒定不变。这种"蓄势待发"的像素排布方式，完美解决了拉伸过程中的分辨率损失问题。

图案化粘合剂集成OLED的制备

研究采用"自上而下"的制造策略：先在PET基板上沉积OLED功能层，再通过激光烧蚀制备5×5 mm²的图案化粘合剂。

显示，五层结构(1个中心像素层+4个象限像素层)的精准堆叠使原始状态下的像素重叠度达100%，拉伸时则逐步分离为独立像素。

机械与电学特性表征

有限元分析证实图案化粘合剂使多层结构的电阻变化率降低50%。

显示，0.4 mm宽度的蛇形电极经万次拉伸后电阻变化率最低。值得注意的是，OLED在100%应变下仍保持稳定发光，说明蛇形电极的电阻变化(60Ω)远小于OLED本征阻抗(7290Ω)。

重叠像素集成OLED的展示

成功演示了字母"A"在0%和50%应变下的清晰显示。通过10条数据线和3条扫描线控制30个像素，验证了集成像素密度(IPD)概念的实际可行性——拉伸状态下额外激活12个隐藏像素，完美补偿了显示面积的扩大。

这项研究标志着可拉伸显示器从"单纯可变形"向"智能自适应"的重要跨越。其核心创新在于将传统二维平面像素排布拓展到三维空间，通过机械形变主动调控光学表现。这种仿生设计思路不仅适用于OLED，也可推广到量子点(QD)和钙钛矿发光器件。未来通过优化蛇形结构填充率和开发抗疲劳电极材料，有望实现更高分辨率的可拉伸显示系统，为可穿戴医疗监测和柔性机器人界面开辟新可能。