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新知|OLED梦幻显示,让屏幕也能“绕指柔”

时间:2018年06月14日    热线:0311-85290821   来源:河北新闻网


近日,在美国洛杉矶举行的2018SID国际显示周上,中国显示制造企业维信诺展出柔性AMOLED创新技术及应用成果。新华社发

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  跑步时把手机戴在手腕上,逛街时像折纸巾一样把平板电脑放进衣服口袋,看完电视像画一样卷起来……

  可弯曲、可折叠的神奇特性,让采用OLED显示技术的柔性屏智能产品备受关注。最近,柔性屏产业链上下游大动作频频:有媒体透露,华为预计在11月推出全球首款使用OLED面板屏幕的可折叠手机;拥有完全自主产权的维信诺(固安)第6代全柔AMOLED生产线在京南·固安高新区正式启动运行,今年下半年将实现量产。

  什么是柔性屏?为什么柔性屏会受到追捧?可折叠的手机离我们还有多远?记者采访了相关人士。

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  一场显示技术的革命

  随着经济社会发展,移动互联时代的到来,如今,“显示”已无处不在,而显示屏幕也经历了从球面屏到平面屏再到柔性屏的快速演化和迭代。

  “CRT是我国最早的电视成像技术,CRT电视的结构是一根真空管,里面有一个或多个电子枪,电子枪射出电子束,屏幕表面内侧的发光涂料受到电子束的击打而发光产生图像。”河北工业大学能源装备材料技术研究院新能源材料研究所副研究员王恭凯介绍,在球面屏时代,CRT是唯一的选择,而在平面屏时代,LCD成为当之无愧的“王者”。

  他说,LCD的全称是液晶显示屏,其构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃上有可控的半导体器件,透过通电与否来控制液晶分子改变方向,将背光源发出的光线折射出来产生画面。

  “柔性屏是柔性显示屏幕的简称,是随着显示技术的变革,主要是OLED技术(有机发光二极管)的发展而得以实现的创新突破。”王恭凯告诉记者,液晶显示屏以玻璃作为基板材料,再加上三极管阵列、液晶或发光层等各种功能层或部件;柔性屏则是以塑料作为基板材料,再加上各种功能层或部件构成的显示屏。

  OLED作为公认的下一代显示技术,被称为“梦幻显示技术”。维信诺工艺研发中心总经理高孝裕表示,近年来,OLED已成为国际高技术领域的一个竞争热点。

  那么,OLED技术是如何使屏幕“弯”起来的呢?

  专家介绍,屏幕“弯”起来的秘诀在于基板材料不同。构成柔性屏的塑料薄膜,拿在手里感觉很轻薄,对折、弯曲都很容易,而接上电路信号后,这个薄膜瞬间就像手机屏幕一样亮起来。

  目前,我们常用的电脑、彩电、手机显示屏大多采用的是液晶显示技术,液晶自身是不能发光的,因此需要背光源、偏光片、彩色滤光膜等繁复的零组件,屏幕的厚度很难降下来。打个比方,常见的LCD显示屏就像三明治一样由两片玻璃夹着液晶材料,液晶可以调整光亮,但需要一种发光部件提供背光,从而实现颜色的显示。与液晶显示技术不同,OLED显示技术实现了显示材料的自发光。

  王恭凯介绍,因为实现了自发光,所以依托OLED技术做成的显示屏不再需要背光源、彩色滤光片等部件,比LCD显示屏薄不少。“LCD显示屏需要两片玻璃基板,OLED显示屏只需要一片充当底层的基板材料,通过蒸镀到基板上的显示材料就能使屏幕发光。将这层基板材料从玻璃换成塑料薄膜,就变成了可弯可折的柔性屏。”

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  会“变魔术”的柔性屏

  近几年,日新月异的电子智能产品不断冲击着人们的眼球,给用户带来了全新的体验。现在,人们越来越强调电子产品的人性化和移动化,对显示屏幕的要求也越来越高。

  “在柔性屏时代,OLED成为产业界和学术界投资与研究的重点。”高孝裕介绍,OLED屏幕主要分两种,AMOLED(主动驱动有机发光二极管屏幕)和PMOLED(被动驱动有机发光二极管屏幕),而我们常见的高端OLED电视、手机OLED屏均为AMOLED。

  近日,在美国洛杉矶举行的2018SID国际显示周上,双向折叠柔性屏、动态柔性折叠屏、柔性显示智能音箱、柔性车载显示系统……维信诺展出的柔性AMOLED创新技术及应用成果,吸引了众多参会者的目光。据介绍,2020年全球智能穿戴设备面板需求量预计将增长至1.06亿片,其中采用AMOLED技术的面板占比达30%,并保持18.2%的年复合增长率。

  作为市场的“宠儿”,除了外形上的炫酷,对比传统的LCD,柔性屏究竟还有哪些“过人之处”?

  “AMOLED面板由于可以自发光,不需要背光模组,因此,AMOLED屏幕非常薄,厚度可以达到1mm以下,比起目前最优秀的LCD屏,还能薄上0.5mm左右。”王恭凯说。

  “千万别小看了这零点几毫米。”王恭凯告诉记者,如果将这零点几毫米放在高能量密度电池上,提升几十毫安的电池容量不在话下。特别是对于时下追求极致纤薄和超长续航于一身的智能手机来讲,这零点几毫米的优势往往就是制胜“法宝”。

  此外,OLED的自发光特性让显示设备的耗电量更小,没电流通过时其亮度可以为零,且拥有很高的对比度,因此不会出现“漏光”现象。

  “AMOLED屏幕还具有更大的可视角度,能带给人们更好的视觉体验。”王恭凯说,对于LCD屏幕,当背光源通过偏光片、液晶和取向层之后,输出的光线便具有了方向性,使得人们从侧面观察时不能看到画面原本的亮度色彩。而AMOLED不受视角限制,任何位置观看几乎都不失真,在AR/VR等需要极大可视角度的近眼设备中具有突出优势。同时,AMOLED屏幕的色域比普通LCD多出约30%,意味着画面可以更多地还原肉眼可见的真实色彩;同时,AMOLED的色彩表现比LCD更为准确,色域不随亮度降低而变小,在亮度偏低的情况下,AMOLED的色彩表现力远远强于LCD。

  “通俗点说,透过LCD屏幕看到的颜色,是光透过彩色滤光片产生的颜色,而透过OLED屏幕看到的颜色就是真正屏幕的颜色。”王恭凯解释。

  此外,AMOLED具有极快的响应速度,响应时间在0.001毫秒级别,只有LCD的1/1000到1/100。

  “响应速度快,能够保证屏幕显示速度的一致性,如此一来,就能避免受到‘拖影’现象的困扰了。”王恭凯说。

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  “能掰弯”的手机何时走进生活中

  反应快、视角广、超薄超轻、可折叠弯曲……集众多优点于一身的AMOLED也成为国内外商家“必争之地”。

  近年来,我国柔性屏研发取得实质性突破,京东方位于成都的第6代柔性AMOLED生产线已经宣布实现量产。维信诺(固安)第6代全柔AMOLED生产线,能够产出柔性固定弯曲显示屏、柔性卷曲显示屏、柔性折叠显示屏等迭代型柔性AMOLED显示产品,是目前国内最专业、最先进的全柔生产线。

  高孝裕透露,维信诺(固安)项目设计投片能力为3万片/月,主要生产中小尺寸AMOLED显示器,可满足每年近亿部智能手机屏幕需求。

  比纸薄、能弯曲、可卷折的显示屏量产了,那我们什么时候能用上能卷起来的手机呢?对此,专家表示,距离大面积推向市场,柔性OLED显示技术还面临着一些挑战。

  “柔性OLED用塑料基板代替了玻璃基板,由于基板本身的性质,在实现了‘柔’的同时,也给器件和制作过程带来了很多问题。”王恭凯举例说,首先,平整性较差,通常柔性基板的平整性要比玻璃基板差,制备的薄膜会复制基板的表面形态,使得基板以上的各层都凹凸不平,这样一来,会造成器件的短路,引起器件损坏。还有,柔性基板的熔点很低,而OLED基板的工艺温度却很高,所以在制作过程中柔性基板会变形甚至熔化,即使温度较低的环境中,柔性基板尺寸也不稳定,这给多层结构的OLED制作在精确地排列上带来了很大的困难。

  记者采访中,还有不少专家和业内人士都提到,在OLED面板制作过程中,如何阻隔水蒸气和氧气也是个“老大难”问题。

  “OLED对水蒸气和氧气都比较敏感,而大部分柔性基板的水、氧透过率均比较高。当水蒸气和氧气进入到器件内部时,会影响阴极与发光层之间的粘附性,使有机膜层内发生化学反应。”王恭凯说,这些都会导致器件的光电特性急剧衰退,造成器件老化、失效。与玻璃基板相比,塑料基板对水蒸气和氧气的隔离及对器件防老化的保护作用还不够理想,无法满足显示器连续工作超过10000小时的寿命要求。

  专家指出,为达到阻水阻氧的效果,OLED器件制作完成后必须原位进行封装。但是对于柔性OLED而言,因为需要面临多次弯折,对封装技术要求非常高。

  此外,从柔性OLED显示屏的抗弯折特性角度来看,现在市面上的柔性OLED都是固定曲面的,用户不能根据自己的喜好自由弯折,主要是因为柔性OLED显示屏弯折次数或者弯折曲率半径超过一定限度,就会出现器件老化问题,导致亮度下降、产生黑点、暗线等损伤。这还需要从“材料—薄膜—器件—工艺”等角度出发,通过系统研究来不断解决。

  “柔性OLED显示产业正处在快速发展期,这些创新型产品的落地还需要上下游产业链的密切配合,加强技术攻关,包括电路板、电池等都要能够‘卷’起来。”王恭凯表示。

  “柔性OLED显示技术未来在手机、电脑、VR、车载、可穿戴设备等终端应用中大有可为。”高孝裕信心满满地说,“折叠屏、卷曲屏甚至任意拉伸的屏幕不久将在终端产品上得以应用,从万物互联到万物显示,柔性显示将改变我们的生活。”(记者刘荣荣)

编辑:【陈昊】
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