央视对话：显示屏如何变得越来越柔软？
2022-8-31 15:51:53点击：
显示是认识世界的窗口，是人们获取信息的途径。随着5G通信、人工智能、虚拟现实等新一代信息技术发展，柔性显示已成为显示行业的战略竞争高地。
柔性显示有哪些独特之处？国内的技术水准如何？未来的发展方向是什么？柔性显示的终极形态是什么？
中国之声、央视频携手中国科协青少年科技中心，推出全媒体系列科普栏目——大师课堂《科学家讲科学》。20位院士名家畅谈热点事件，为公众科普答疑。本期有请中国科学院院士欧阳钟灿和中科院理论物理研究所研究员金瑜亮，一起畅谈我国柔性显示的发展之路。
我们通常所讲的“柔性显示”是指使用柔性基板制备成超薄、超轻、可弯曲产品的显示技术。欧阳钟灿院士介绍，目前来讲，柔性显示主要指“柔性AMOLED技术”，这个技术是以柔性基板代替传统的刚性玻璃基板，并采用可主动发光的有机材料以及柔性封装技术，颠覆了原有刚性显示形态，它可以实现任意形状的显示产品形态，充分体现这个“柔”字。基于柔性显示技术，手机可以戴在手腕上，平板电脑可以折成小本放进口袋，电视也可以像画轴一样自由舒卷。
目前，柔性折叠手机已经成为智能手机中的时尚新宠，极大地改变了手机的外观形态，在增大屏幕尺寸的同时保证了便携性，大屏娱乐、靓丽外观、超级便携、一机全能，各大终端厂商陆陆续续推出了其折叠机型，多次更新迭代。车载显示屏目前呈现出大屏化、多屏化的发展趋势，同时为了兼顾汽车的舒适性和安全，汽车内部更多的是采用弧形和曲面的设计，柔性显示屏作为智慧座舱不可缺少的重要组成部分，未来前景广阔。
卷曲电视、柔性电子书、可视化音箱、柔性科幻饰品等等柔性产品激活了智能家居的人机交互活力。柔性显示技术的发展带来了诸多家居场景的改变，也更加丰富了智能家居在具体应用场景当中的想象空间。
柔性AMOLED显示有哪些独特之处？未来的发展方向是什么？
欧阳钟灿院士介绍，柔性AMOLED显示屏是由盖板、偏光片、触控、显示、背膜、模组支撑层等构成的多膜层结构，类似于“千层饼”。与传统刚性显示相比，柔性显示最大的改善是形态可变，而形态变化将带来力学方面的新要求。以折叠为例，当对一块屏幕同时进行内折和外折时，柔性屏幕一边受压应力，一边受拉应力，对柔性屏的受力能力是一种挑战，同时产生的两处反向折叠应力会导致多膜层及模组结构发生滑移，会影响屏幕模组的稳定性以及显示寿命，让业界备受困扰。因此在柔性面板设计时需综合考虑力学、光学、电学、化学等多学科维度进行技术开发。
与刚性显示相比，柔性显示的第一大改变是将玻璃基底更换为柔性基底，柔性基底要求极高，原因为OLED制程中存在多种高温及酸碱环境，极易对材料薄膜产生腐蚀。欧阳钟灿院士表示，目前采用的柔性基底主要为聚酰亚胺薄膜，也就是我们常说的PI膜。国内厂商在封装结构设计及工艺开发方面深耕多年，已经能够实现在沸水中保持正常的显示功能，已完全攻克该技术难题，且已搭载曲面显示、折叠显示等柔性形态产品实现量产。
欧阳钟灿院士举了一个例子方便大家理解，以最常见的A4纸来说，它是可以折叠的，但如果把它折叠到100%的折叠状态，就不可能再变回一张平整的纸了；而如果把A4纸的折叠半径放宽一点，就是在折叠的位置不要完全折死，留有一定的弯曲半径，这样不论你折叠多少次，它都还可以复原成原本平直的状态。所以，这个弯曲半径就变得十分关键，理论上弯曲半径越小，它复原的能力就越差，反之则更好。对折叠形态而言，折痕是影响美观的重要因素，而折痕主要是柔性模组材料多次形变引起的材料老化而导致的，因此性能优异的柔性模组材料是柔性显示的一个核心需求。此外，折叠盖板有透明PI和超薄玻璃两种，由于超薄玻璃的平弹性、弯折恢复性等优势，目前呈现从透明PI到超薄玻璃的演进趋势。
功能集成是柔性显示的主要趋势之一，以柔性显示面板为主体，将触控、指纹识别、摄像头等功能集成到面板里，使得面板不仅具备显示功能，同时还具备触控、传感等其他人机交互功能，将显示屏从单一的信息输出端升级为信息交互端。全面屏首先是提升了柔性显示的颜值，让产品看上去更有科技感，接近100%屏占比的柔性全面屏可以提供更大的有效显示区域，对于视觉体验有着显著的提升，显示效果更加惊艳，且可能会衍生出新的交互方式，如背部指纹识别等。
欧阳钟灿院士从四个维度分析，从整个柔性显示产业格局看，柔性显示产业竞争极为激烈，国际上日韩等国家起步较早，而中国则有后发优势，在政策支持、企业创新、市场良性循环及产业链齐全等因素的驱动下，国内柔性显示已从跟跑者转变为并行者，逐渐迈入第一梯队。
从新技术布局角度看，在多折、360°折、滑卷、可拉伸等高端柔性显示方面，国内厂商的高端产品技术布局积极全面，有的头部企业已在这5个形态上均有技术布局并已经推出展品，这表明在这些前端先进技术方面，国内厂商与国外头部厂商基本处于同一梯队。
而从产品化能力角度分析，以目前已量产的最高端的折叠手机为例，国内多家面板企业已经量产折叠面板，并实现对头部手机厂商的规模出货，充分表明国内在产品化方面实力强大。
在产线产能布局方面，国内柔性AMOLED规模扩张迅速，目前国内柔性AMOLED产线约11条，设计总产能为442K/月，而日韩加起来产线数量为8条，设计产能为360K/月，产线数量、设计产能均已超过日韩，量产能力领先全球。总体看，国内外柔性显示基本处于同台竞技的竞争格局。
柔性显示的终极形态是什么？欧阳钟灿院士指出，是可拉伸显示。普通的柔性显示为单一方向弯曲特性，而可拉伸显示为任意方向可变型，相当于从一维变形升级为二维甚至三维变形，一定程度上满足真三维显示的需求，但同时对材料、面板结构设计、工艺等提出了新的要求。
从显示发光技术角度讲，未来Micro LED技术将比AMOLED技术更具优势，应重点关注。欧阳钟灿院士指出，当前，光场显示、激光全息显示等变革性显示技术将推动三维立体显示发展，全球都处于产业化应用前的研发阶段。对显示技术的发展而言，材料和设备是关键，人才培养也十分重要，需要有创新性的体系与政策支持。
欧阳钟灿院士同时提到，应用场景方面，可穿戴显示未来将成为柔性显示新的应用场景，其与现有的衣物、饰品融合，甚至直接贴附于皮肤上，可能将改变人们的生活习惯，甚至提供新的社交模式。
柔性显示有哪些独特之处？国内的技术水准如何？未来的发展方向是什么？柔性显示的终极形态是什么？
中国之声、央视频携手中国科协青少年科技中心，推出全媒体系列科普栏目——大师课堂《科学家讲科学》。20位院士名家畅谈热点事件，为公众科普答疑。本期有请中国科学院院士欧阳钟灿和中科院理论物理研究所研究员金瑜亮，一起畅谈我国柔性显示的发展之路。
我们通常所讲的“柔性显示”是指使用柔性基板制备成超薄、超轻、可弯曲产品的显示技术。欧阳钟灿院士介绍，目前来讲，柔性显示主要指“柔性AMOLED技术”，这个技术是以柔性基板代替传统的刚性玻璃基板，并采用可主动发光的有机材料以及柔性封装技术，颠覆了原有刚性显示形态，它可以实现任意形状的显示产品形态，充分体现这个“柔”字。基于柔性显示技术，手机可以戴在手腕上，平板电脑可以折成小本放进口袋，电视也可以像画轴一样自由舒卷。
目前，柔性折叠手机已经成为智能手机中的时尚新宠，极大地改变了手机的外观形态，在增大屏幕尺寸的同时保证了便携性，大屏娱乐、靓丽外观、超级便携、一机全能，各大终端厂商陆陆续续推出了其折叠机型，多次更新迭代。车载显示屏目前呈现出大屏化、多屏化的发展趋势，同时为了兼顾汽车的舒适性和安全，汽车内部更多的是采用弧形和曲面的设计，柔性显示屏作为智慧座舱不可缺少的重要组成部分，未来前景广阔。
卷曲电视、柔性电子书、可视化音箱、柔性科幻饰品等等柔性产品激活了智能家居的人机交互活力。柔性显示技术的发展带来了诸多家居场景的改变，也更加丰富了智能家居在具体应用场景当中的想象空间。
柔性AMOLED显示有哪些独特之处？未来的发展方向是什么？
欧阳钟灿院士介绍，柔性AMOLED显示屏是由盖板、偏光片、触控、显示、背膜、模组支撑层等构成的多膜层结构，类似于“千层饼”。与传统刚性显示相比，柔性显示最大的改善是形态可变，而形态变化将带来力学方面的新要求。以折叠为例，当对一块屏幕同时进行内折和外折时，柔性屏幕一边受压应力，一边受拉应力，对柔性屏的受力能力是一种挑战，同时产生的两处反向折叠应力会导致多膜层及模组结构发生滑移，会影响屏幕模组的稳定性以及显示寿命，让业界备受困扰。因此在柔性面板设计时需综合考虑力学、光学、电学、化学等多学科维度进行技术开发。
与刚性显示相比，柔性显示的第一大改变是将玻璃基底更换为柔性基底，柔性基底要求极高，原因为OLED制程中存在多种高温及酸碱环境，极易对材料薄膜产生腐蚀。欧阳钟灿院士表示，目前采用的柔性基底主要为聚酰亚胺薄膜，也就是我们常说的PI膜。国内厂商在封装结构设计及工艺开发方面深耕多年，已经能够实现在沸水中保持正常的显示功能，已完全攻克该技术难题，且已搭载曲面显示、折叠显示等柔性形态产品实现量产。
欧阳钟灿院士举了一个例子方便大家理解，以最常见的A4纸来说，它是可以折叠的，但如果把它折叠到100%的折叠状态，就不可能再变回一张平整的纸了；而如果把A4纸的折叠半径放宽一点，就是在折叠的位置不要完全折死，留有一定的弯曲半径，这样不论你折叠多少次，它都还可以复原成原本平直的状态。所以，这个弯曲半径就变得十分关键，理论上弯曲半径越小，它复原的能力就越差，反之则更好。对折叠形态而言，折痕是影响美观的重要因素，而折痕主要是柔性模组材料多次形变引起的材料老化而导致的，因此性能优异的柔性模组材料是柔性显示的一个核心需求。此外，折叠盖板有透明PI和超薄玻璃两种，由于超薄玻璃的平弹性、弯折恢复性等优势，目前呈现从透明PI到超薄玻璃的演进趋势。
功能集成是柔性显示的主要趋势之一，以柔性显示面板为主体，将触控、指纹识别、摄像头等功能集成到面板里，使得面板不仅具备显示功能，同时还具备触控、传感等其他人机交互功能，将显示屏从单一的信息输出端升级为信息交互端。全面屏首先是提升了柔性显示的颜值，让产品看上去更有科技感，接近100%屏占比的柔性全面屏可以提供更大的有效显示区域，对于视觉体验有着显著的提升，显示效果更加惊艳，且可能会衍生出新的交互方式，如背部指纹识别等。
欧阳钟灿院士从四个维度分析，从整个柔性显示产业格局看，柔性显示产业竞争极为激烈，国际上日韩等国家起步较早，而中国则有后发优势，在政策支持、企业创新、市场良性循环及产业链齐全等因素的驱动下，国内柔性显示已从跟跑者转变为并行者，逐渐迈入第一梯队。
从新技术布局角度看，在多折、360°折、滑卷、可拉伸等高端柔性显示方面，国内厂商的高端产品技术布局积极全面，有的头部企业已在这5个形态上均有技术布局并已经推出展品，这表明在这些前端先进技术方面，国内厂商与国外头部厂商基本处于同一梯队。
而从产品化能力角度分析，以目前已量产的最高端的折叠手机为例，国内多家面板企业已经量产折叠面板，并实现对头部手机厂商的规模出货，充分表明国内在产品化方面实力强大。
在产线产能布局方面，国内柔性AMOLED规模扩张迅速，目前国内柔性AMOLED产线约11条，设计总产能为442K/月，而日韩加起来产线数量为8条，设计产能为360K/月，产线数量、设计产能均已超过日韩，量产能力领先全球。总体看，国内外柔性显示基本处于同台竞技的竞争格局。
柔性显示的终极形态是什么？欧阳钟灿院士指出，是可拉伸显示。普通的柔性显示为单一方向弯曲特性，而可拉伸显示为任意方向可变型，相当于从一维变形升级为二维甚至三维变形，一定程度上满足真三维显示的需求，但同时对材料、面板结构设计、工艺等提出了新的要求。
从显示发光技术角度讲，未来Micro LED技术将比AMOLED技术更具优势，应重点关注。欧阳钟灿院士指出，当前，光场显示、激光全息显示等变革性显示技术将推动三维立体显示发展，全球都处于产业化应用前的研发阶段。对显示技术的发展而言，材料和设备是关键，人才培养也十分重要，需要有创新性的体系与政策支持。
欧阳钟灿院士同时提到，应用场景方面，可穿戴显示未来将成为柔性显示新的应用场景，其与现有的衣物、饰品融合，甚至直接贴附于皮肤上，可能将改变人们的生活习惯，甚至提供新的社交模式。
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