类皮肤显示器是下一代便携式和可穿戴电子产品中信息输出的关键组件。目前，所有此类显示器都是在玻璃或厚塑料基板上制造的，这限制了有机材料固有的机械柔韧性，并阻碍了亲密的皮肤接触。

垂直堆叠超高开口率类皮肤有源矩阵显示器

开发由有机薄膜晶体管(OTFT)和有机发光二极管(OLED)组成的有源矩阵(AM)显示器对于实现高品质的类皮肤显示器至关重要。几乎所有已报道的AMOLED显示器都是由并排的OTFT和OLED组成的平行结构。

遗憾的是，这种平行结构会将部分像素区域遮挡在不发光的OTFT和布线部分，导致有效面积、亮度、分辨率和开口率较低。垂直结构比平行结构更有利于制作开口率较高的AMOLED。垂直堆叠OLED和OTFT可以消除不发光OTFT和布线部分的遮挡，从而最大化有效面积。

此外，垂直结构像素可最大限度地减少占用面积，从而显著提高显示器的分辨率和质量。然而，制造垂直结构皮肤状AMOLED非常复杂，因为这种显示器带来了新的挑战，包括相互溶解、机械兼容性和功能层之间的互连。

a、垂直堆叠AMOLED示意图。b、AMOLED阵列控制电路示意图。c、AMOLED阵列光学显微镜图像。比例尺：10μm。d、我们的设备与报道的全有机柔性AMOLED显示器的设备性能比较。e、垂直堆叠的AMOLED阵列共形贴合在假手的背面。使用OTFT控制单个和多个像素的开启和关闭的数码照片。来源：JuntongLi等人。

研究人员针对垂直堆叠类皮肤有源矩阵显示器的首次演示提出了“分立制备-多层压合”的总体策略，该策略主要是分别制备各适形功能层(OLED/互连层/OTFT)，然后将它们压合在一起，有效避免了化学和物理损伤，保证了功能层间的机械兼容性和互连性。

研究人员的实验在剥离过程中没有引入任何溶剂或水，压合过程中也没有使用任何额外的粘合剂。这种全干法制造避免了相互溶解和界面污染，为制造高质量的垂直堆叠类皮肤显示器提供了干净、完整的接触界面。

与现有的有源矩阵显示器制造策略相比，所提出的策略具有以下几个优点：

相对于平行AMOLED制备策略，我们分别制备了各可贴合功能层(TE-OLED/互连层/全光刻OTFT)，然后垂直层压在一起。该策略显著提高了开口率。通过连接互连层，OLED阵列紧密垂直地堆叠在全光刻OTFT阵列上。整个阵列完整，无缺失或裂缝。像素开口率高达83%，显示阵列开口率达到71%，均超过了之前所有报道的柔性AMOLED显示器的结果。

与传统的逐层沉积技术不同，该策略消除了制造过程中对易碎有机材料的化学(即各种溶剂)或物理(即蚀刻和加热)损伤，这对于制造可重复、高质量的垂直堆叠类皮肤显示器至关重要。此外，该策略可以将光刻和蚀刻等现代微电子技术融入皮肤显示器，从而实现高集成度、高分辨率类皮肤显示器的大规模生产。

与在刚性或柔性基板上逐层制备不同，所有功能层均从刚性基板上剥离，从而摆脱了这些基板施加的任何机械限制。因此，所提出的显示器具有出色的机械柔性和良好的贴合性。