可拉伸光电器件在可穿戴显示器、皮肤电子、机器人和医疗保健技术等领域具有潜在应用，为了使可拉伸器件性能在拉伸变形以及弯曲变形下保持功能不失效，可拉伸系统通常采用互补集成的方法，目前二维集成的方法，虽然可以在拉伸变形下保持器件性能， 然而，不可避免地需要牺牲有源元件的面积比来提高最大互连器应变。也有研究提出了基于3D结构的可拉伸装置，然而使其能够同时获得高的初始密度和高水平的最大适用应变一直是一项挑战。
韩国东亚大学Hanul Moon课题组与韩国大田科学技术院Seunghyup Yoo课题组合作报道了一种具有空间选择性粘附控制的机械引导装配策略，可用于可拉伸 OLED 的 3D 屈曲高度交替架构，同时实现高活性面积比和增强的最大应变。 通过联合理论和实验研究，该团队确定双蛇形结构对于有效的平面外互连器屈曲来说是最佳的，该结构在刚性岛中引起很小的变形，同时确保施加在互连器本身上的应力足够低。 通过这种提出的方法，我们展示了可拉伸 OLED，其初始有效面积比高达 85%，系统应变高达 40%， 这些 OLED 在 40% 系统应变的 2000 个双轴循环下表现出可靠的性能。
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图1：利用弹出辅助粘合阻挡层（Pop-up Assisting Adhesive Blocking Layer，PA-ABL）的可拉伸 OLED。a 弹性体基板上 PA-ABL 和 OLED 器件组装策略的概念图。b 双轴应变释放后可拉伸OLED的结构图。插图显示了制造的可拉伸 OLED 的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。c 单元OLED器件处于弹出状态的示意图。d PA-ABL 在 2D 平面和 3D 弹出状态下的作用。PA-ABL 可防止 OLED 直接面对粘合层，同时通过其凹坑表面形态导致的接触面积减少，显着减少 OLED 和 PAABL 之间的吸引力相互作用。e OLED器件的截面SEM图像。
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图2：可拉伸 OLED 面外屈曲蛇形结构的解析模型和有限元分析。a 拟议的双蛇纹石的形状和关键几何参数。显示了半径 (R)、宽度 (W) 和两个长度比例（Lr 和 Ls）。操作拉伸序列由从弹出条件下的初始状态到施加系统应变的状态的序列组成。b 三种情况IA、IB和II分别位于(R,W)=(60μm,40μm)、(35μm,35μm)和(65μm,65μm)处。c 案例 IA 和 II 中通过有限元分析获得的应力 空间分布。d 在 应力为15% 时获得的情况 IA 和 IB 之间的 z 轴位移的空间分布。e 多层结构中铝 (Al) 和 pV3D3 的厚度可导致弯曲刚度相当于具有 halfoftPI 的单层 (PI) 的弯曲刚度。Al2O3的厚度固定为60 nm。f 施加到 PI 和 Al 的最大应力与系统拉伸应变的关系。
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图3：组装方法概述以及PA-ABL的重要性。a 制造过程的图示，包括先进行 PDMS 层转移，然后进行 OLED 转移和预应变释放的序列。左图所示的是带有对准块的双轴平台，用于在装配过程中进行精确控制。b PI（红色）和 Al（蓝色）的最大应力与非屈曲状态（圆圈）和屈曲状态（正方形）的应力关系。c 测量的有效粘附功 (Gc) 与 PA-ABL 的开口面积比，以三个测量值的平均值和标准差表示。d 测量的弹出岛屿数量与应力适用于蛇形连接器。e 顺序转移 OLED 器件层和在 开口面积比分别为0、41% 和 88% 时获得的 PA-ABL 后的制造结果的假色 SEM 图像。这些图像是在应力为80% 的情况下拍摄的，通过相等的双轴应变释放实现。左侧示意图显示了 OLED 器件层和 PA-ABL 之间的选择性粘合区域（在底部图像中以白色轮廓显示）和阻挡（非粘合）区域。
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图4：拉伸操作下可拉伸OLED的机械稳定性和光电特性。a PI层、封装层、Al层组成的蛇形结构，采用开口面积比分别为41%和88%的PA-ABL进行等双向拉伸循环试验时在初始状态下测得的电阻变化。b 使用 PA-ABL 制造的 3D 弹出结构的电流-电压特性，开口面积比为88%。对 0、10%、20%、30% 和 40% 的相等双轴应变进行测量。c 所提出的具有 PA-ABL 的可拉伸 OLED 器件的照片，在施加 0、25% 和 40% 的相等双轴应变下，开口面积比为88%。d 可拉伸 OLED 在各种相等双轴应变下的电流密度 (J)-亮度 (L)-电压 (V) 特性以及 (e) 电流效率与 L 的关系。f 在双轴应变为 40%的循环拉伸释放测试下，驱动电压为 6 V 时的归一化 J、L 和电流效率。g（左）说明凸形变形的示意图。（右）弹性体表面的最大应变与从 FEA 结果获得的曲率半径比 (r/R) 的关系。（下）在不同 r/R 比的凸形变形下加工可拉伸 OLED 的照片。h 先前报道的 2D 刚性岛平台和建议的可拉伸 OLED 的系统最大应变和初始刚性岛面积比。彩色图表示在 2D 刚性岛平台中实现所需的互连应变。
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图5：具有 3D 弹出结构的可拉伸无源矩阵 OLED 演示。a 用于实现可拉伸无源矩阵 OLED 显示器的整体系统设置。右侧是一个简化的示意图，显示了组成 7 × 7 阵列的粘合像素和弹出像素。b 用于演示无源器件的系统设置示意图 矩阵。c 当施加0%、25%和45%双轴系统应变时，显示“3D OLED”中的字符的照片。
研究者们提出了一种涉及3d弹出结构的策略来实现可拉伸oled，该策略可以同时实现高初始刚性岛密度和高最大互连应变。通过利用弹出辅助粘合阻挡层，该研究设计了一种双蛇形结构，并展示了7x7的阵列显示。但是在进行横向拉伸时，岛之间的间隙增大仍然会带来显示图像的失真，比如分辨率的损以及高宽比的变化。
【参考文献】
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52046-6
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