曲面屏深挖柔性 市場潛力不可小覷

當(dāng)曲屏手機(jī)平放在桌面時(shí)，由于機(jī)身呈現(xiàn)弧形，用戶將一端按下，手機(jī)就會像蹺蹺板一樣翹起，并被喚醒。三星電子(下稱三星)和LG電子(下稱LG)同時(shí)將這一概念融入最新推出的曲屏手機(jī)中。

2013年11月，三星的Galaxy Round和LG的G Flex面世。兩款手機(jī)的屏幕皆呈弧形，與各自旗下普通手機(jī)配置幾乎相同。

Galaxy Round的屏幕自左到右彎曲，更加貼合手掌及面部；G Flex自上而下彎曲，是因?yàn)榭紤]到用戶在觀看視頻時(shí)，會將手機(jī)橫過來，彎曲的屏幕避免了邊緣反光。兩款屏幕都是小弧度，不過，G Flex的電池也配套設(shè)計(jì)成彎曲狀，相較于Galaxy Round的平板電池，儲電量更大。雖然同樣擁有5.7英寸的屏幕，用戶發(fā)現(xiàn)Galaxy Round比三星的經(jīng)典款Galaxy Note3 更方便裝進(jìn)口袋，因?yàn)樗幕《群苜N合大腿或者臀部的曲線，并且視覺效果不錯(cuò)。

這樣新鮮的曲屏手機(jī)只是一個(gè)開始。研究者們的設(shè)想是，未來的電子產(chǎn)品完全可以像紙張一樣折疊或卷起，放進(jìn)口袋里。

柔軟的電子產(chǎn)品中較難實(shí)現(xiàn)的部件，就是能夠彎曲自如的屏幕。密歇根州立大學(xué)電子工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授王川稱，柔性技術(shù)在三五年前的美國實(shí)驗(yàn)室里已不成問題，“關(guān)鍵是量產(chǎn)”。

如今，三星、LG已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了曲屏手機(jī)的量產(chǎn)，盡管這兩款產(chǎn)品還不能像真正意義上的柔性屏幕那樣任意彎折，但是，“曲屏幾乎包含了柔性屏幕的關(guān)鍵技術(shù)，這說明柔性屏幕的量產(chǎn)已經(jīng)不成問題。”加州大學(xué)伯克利分校研究員余志濱說。

僅在韓國本土銷售的這兩款曲屏手機(jī)，尚未表現(xiàn)出良好的銷售業(yè)績。根據(jù)韓國媒體報(bào)道，自11月10日Galaxy Round正式上市以來，其單日銷售量不足100部。不過，用這兩款手機(jī)的銷量判斷柔性屏幕的前景，還為時(shí)尚早。

在研究者看來，手機(jī)、電視等傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品，只是柔性屏幕的試驗(yàn)場，靈活性要求更高的可穿戴設(shè)備，或許成為柔性屏幕的天下。因?yàn)槿梭w中幾乎不存在平面，都是曲面且處于不斷運(yùn)動(dòng)變化的過程，柔性的材料能最大程度地減少用戶的束縛感。

產(chǎn)業(yè)調(diào)研咨詢機(jī)構(gòu)Displaybank估計(jì)，2015年，柔性屏幕的市場規(guī)模將達(dá)到11億美元，并于2020年進(jìn)一步飆升至420億美元。屆時(shí)，平板顯示市場中將有16%的份額被柔性屏幕搶占。

關(guān)鍵突破

像很多發(fā)明一樣，柔性屏幕概念的出現(xiàn)也是一個(gè)巧合。

1979年的一天晚上，美國華裔物理學(xué)家鄧青云(Ching W. Tang)在回家的路上忽然想起有東西忘在實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)他返回到黑暗的實(shí)驗(yàn)室時(shí)，發(fā)現(xiàn)一塊有機(jī)蓄電池在閃閃發(fā)光。這一偶然的發(fā)現(xiàn)，使研究者們意識到有機(jī)物可以作為發(fā)光源，制成顯示屏。

研究者們選取不同的有機(jī)物制出了三元色——紅、藍(lán)、綠，自然界的所有顏色都可以用這三個(gè)顏色調(diào)和出來。這三種顏色組成一個(gè)像素點(diǎn)，通過開關(guān)調(diào)節(jié)各顏色間的明暗，形成不同的色彩。千千萬萬個(gè)像素點(diǎn)一起工作形成了完整的圖畫。研究者將像素點(diǎn)、開關(guān)等元件固定在一塊基板上，構(gòu)成有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，整個(gè)結(jié)構(gòu)猶如漢堡包，發(fā)光材料就是夾在中間的蔬菜。

“由于有機(jī)物是柔軟的，所以大家就想，是不是可以將整塊屏幕都做成柔軟的。”王川說。自上個(gè)世紀(jì)末，基于OLED的屏幕雛形被研發(fā)出來后，研究者們一方面完善平板OLED屏幕，一方面開始探索制造柔性的OLED屏幕。

基板是決定屏幕柔軟性的關(guān)鍵?；宄休d著像素、開關(guān)等元件。在傳統(tǒng)的制造工藝中，基板需要能夠承受300攝氏度以上的溫度，且具有良好的透光度。因此，玻璃通常是平板OLED屏幕的首選。但是，玻璃無法讓屏幕做到柔軟。研究人員將基板更換為柔軟的塑料，卻發(fā)現(xiàn)一般的塑料在300攝氏度就融化了，難以滿足傳統(tǒng)工藝的要求。

于是，全球的研究者雙管齊下尋求出路，一方面探索低溫制造工藝，一方面尋找可以耐高溫的柔軟材料。

2012年，特殊玻璃制造公司康寧(16.88, -0.13, -0.76%)公司推出超薄玻璃——“楊柳”(Willow Glass)，這款玻璃薄如紙張，僅為100微米，能夠承受約500攝氏度的溫度。最重要的是，它可以柔軟如紙般卷起，因而名為“楊柳”。

外界推測，三星很有可能已將Willow Glass應(yīng)用到柔性屏幕的研發(fā)中。2012年，三星和康寧公司合作成立了三星康寧精密材料(SCP)的合資公司；2013年，三星又獲得了康寧公司7.4%的股份。但是，一位三星相關(guān)人士透露，Galaxy Round的基板并未使用這款玻璃，而是一款透明塑料薄膜——聚酰亞胺，又稱PI，“這個(gè)材質(zhì)的基板厚度僅為30微米，非常輕薄”。

此前，研究人員也曾嘗試使用極薄的金屬或者玻璃做基板，但是前者彎折有限，而后者一旦折疊，容易留下印跡且難以恢復(fù)。PI則是一種由多種有機(jī)物合成的材料，彌補(bǔ)了前兩者的缺陷。

2013年8月，中國研制出的第一塊彩色柔性O(shè)LED屏幕同樣使用了這款材料。研究者之一、華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授彭俊彪分析，“從各個(gè)角度來看，PI都是一個(gè)很好的選擇。”不過，研發(fā)這種材料需要投入很大的成本，三星有可能是與別的公司合作生產(chǎn)了這款材料。

更換基板只是屏幕變?nèi)岬拈_始，如何有效封裝，決定著柔性屏幕的壽命，更決定著它能否用于產(chǎn)品。

此前，傳統(tǒng)的OLED屏幕只要覆蓋一層玻璃，便可以將屏幕中的發(fā)光有機(jī)物與空氣和水隔絕開。這些發(fā)光有機(jī)物對水和氧氣非常敏感，一旦接觸便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變暗。

柔性屏幕封裝用的是塑料。在微觀層面，塑料中存在很多孔隙，它們保證了塑料的柔軟，也使得空氣、水比較容易穿透。“這就像一個(gè)悖論，如果追求柔軟，就要犧牲使用壽命，如果追求經(jīng)久耐用，柔軟度就無法達(dá)到。”余志濱說。

三星和LG沒有詳細(xì)解釋曲屏手機(jī)用到的封裝技術(shù)。有研究者分析， 兩家可能回避了這一技術(shù)難點(diǎn)，依然將屏幕封裝進(jìn)了玻璃中，使屏幕僅呈現(xiàn)一個(gè)弧度，無法任意彎折。不過，G Flex已經(jīng)表現(xiàn)出了部分柔性電子產(chǎn)品的特征。用戶可以將曲屏手機(jī)在桌面上壓平，松手后，手機(jī)自行恢復(fù)原狀。

三星和LG均表示，新產(chǎn)品僅是“敲門磚”，其終極目標(biāo)是，使配備了柔性屏幕的設(shè)備，可以像紙般纏繞在手腕，或者塞進(jìn)錢包里、衣服口袋中。

深挖柔性

2013年10月，三星在韓國遞交了一份專利申請——一款移動(dòng)設(shè)備，外觀與平板電腦十分相似，巧妙在于它配有柔性O(shè)LED屏幕，可以折疊。

LG也在研制生產(chǎn)專用于電子書閱讀器的柔性電子墨水屏幕。屏幕約6英寸，擁有1024×768像素分辨率。

OLED屏幕比液晶顯示屏更輕薄，液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)最薄只能做到微米級，而OLED屏幕的結(jié)構(gòu)則是納米級的，納米是微米的0.1%。另外，由于發(fā)光原理不同，OLED屏幕也更省電。

市場研究公司IHS Electronics & Media預(yù)測，真正柔軟的顯示器，由于可以節(jié)省空間，將打通新一代的電子產(chǎn)品之間的界限，比如手機(jī)和平板電腦。手機(jī)、電腦、電視的顯示屏在結(jié)構(gòu)、材料上大體相同，僅根據(jù)使用途徑不同，在細(xì)節(jié)上有所差別。

研究者們正在朝產(chǎn)業(yè)鏈的兩頭進(jìn)軍。一是如何將材料的柔性特質(zhì)發(fā)揮到極致。8月，加州大學(xué)洛杉磯分校的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)通過改造屏幕電極的材料以及排列方式，使得柔性O(shè)LED屏幕不僅可以彎曲，還可以拉伸至原先大小的兩倍再縮回原狀。“未來，這項(xiàng)技術(shù)能讓一個(gè)原本A4紙大小的屏，拉伸成一個(gè)大屏幕，直接掛在墻上做演示。”王川說。

最近，令三星很感興趣的一個(gè)研發(fā)來自美國加州伯克利分校。該校的一個(gè)研究組在柔性O(shè)LED屏幕上添加了壓力感應(yīng)裝置，如果用手觸摸屏幕，屏幕就會發(fā)光，壓力越大亮度就越高。

研究者的目標(biāo)是，添加溫度、濕度等感應(yīng)裝置后，最終使這款屏幕能夠像皮膚一樣感應(yīng)外界環(huán)境，甚至比皮膚敏感。

當(dāng)然，先行試水的曲屏產(chǎn)品表現(xiàn)不佳，也使研究者們有了壓力，現(xiàn)在他們希望朝產(chǎn)業(yè)鏈另一頭試試——顛覆現(xiàn)有的屏幕制造工藝，從根本上扭轉(zhuǎn)柔性O(shè)LED屏幕的市場地位。

11月，加利福尼亞一家名為Kateevas的公司將這一想法照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，推出首款OLED屏幕“噴墨”打印機(jī)——YIELDJet。柔性屏幕的材料大多為有機(jī)物，可以液態(tài)的形式存在，YIELDJet就是將這些液態(tài)材料，通過活動(dòng)平臺和噴嘴，直接噴印在玻璃或塑料底板上。

傳統(tǒng)的OELD屏幕的生產(chǎn)工藝需要在真空中進(jìn)行，并且離不開一種陰影掩膜技術(shù)，這也使得生產(chǎn)成本居高不下。新打印技術(shù)避開了這個(gè)缺陷，在充滿氮?dú)獾亩栊原h(huán)境中就可完成屏幕的生產(chǎn)，大大降低了屏幕制造的成本，再加上柔性O(shè)LED屏幕可以像紙一樣卷起，使得制造大尺寸屏幕變得更為方便。

打印柔屏的難處是，如何在量產(chǎn)的過程中，保證每個(gè)像素點(diǎn)的大小均勻、位置精準(zhǔn)，還有待摸索，更何況，“現(xiàn)階段，用于打印的材料比黃金還貴，達(dá)到上千元每克。”彭俊彪說，新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，只是“從原理上證明可行”。

市場的選擇

手機(jī)的四角從桌面卷起再張開，看似剛從睡夢中醒來伸了個(gè)懶腰，向它的主人打招呼，溫柔地提醒主人該關(guān)心一下來電或者短信，這是加拿大皇后大學(xué)人類介質(zhì)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的一款柔性手機(jī)模型。研究者認(rèn)為，“柔軟”這一特性可以開啟一種新的人機(jī)交互模式。

不過，用戶究竟愿意為這些新功能多掏多少錢？這是包括彭俊彪在內(nèi)的研究者們所思考的事。

當(dāng)初，液晶顯示屏憑借輕薄的特性，取代陰極射線管(CRT)在顯示屏中的霸主地位。20英寸的CRT顯示器重到兩個(gè)人合作搬動(dòng)，而液晶顯示屏卻可以讓一個(gè)55英寸的電視輕松掛在墻上。

就目前看，柔性O(shè)LED屏幕的應(yīng)用，使其所表現(xiàn)出的優(yōu)越性僅僅停留在更輕、更薄、更省電。從這個(gè)角度，用戶根本感受不到柔性O(shè)LED屏幕的好。“因?yàn)橐壕э@示器已經(jīng)基本滿足了他們的需求，最重要的是它更便宜。”彭俊彪分析，由于液晶顯示器的發(fā)展相對成熟，產(chǎn)業(yè)鏈也更完善，使其市場價(jià)格具有明顯優(yōu)勢。

而新材料如PI，價(jià)格是普通塑料的10倍，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玻璃。同時(shí)，“隨著柔性O(shè)LED屏幕尺寸的不斷放大，成品率與制作損失也隨之加大”。上述三星人士稱。

這樣明顯的劣勢絲毫沒有動(dòng)搖三星、LG等公司對柔性O(shè)LED屏幕的信心。三星已將柔性O(shè)LED屏幕列為繼液晶顯示屏、OLED顯示屏之后的第四代顯示技術(shù)，未來首先考慮覆蓋高端電子產(chǎn)品。

也許，手機(jī)、平板電腦等這些電子產(chǎn)品，并不是柔性O(shè)LED屏幕的最終歸宿。來自世界范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)者們已經(jīng)表現(xiàn)出了對柔性O(shè)LED屏幕的期待，比如，讓手表如一個(gè)塑料薄膜般環(huán)繞在手腕，腕帶與表盤沒有明顯的界限，而是作為屏幕的延伸；或者制成電子繃帶也是不錯(cuò)的主意，一方面可感應(yīng)傷口是否化膿，一方面使人能透過屏幕了解傷口的愈合情況。“特別是擴(kuò)展到和生活相關(guān)的各個(gè)方面，比如服裝服飾、鞋包的設(shè)計(jì)都有機(jī)會考慮用全新的柔性顯示材料來重構(gòu)。” “只為她設(shè)計(jì)”項(xiàng)目發(fā)起人、清華大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)博士李一舟說。

未來，可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)和材料將是核心競爭點(diǎn)之一?？祵幑颈硎?，他們正在協(xié)助客戶更好地將柔性玻璃“楊柳”用于柔性產(chǎn)品的開發(fā)。隨著柔性OLED屏幕技術(shù)逐步成熟，它的使用可能會出乎人們的意料，“就像在液晶顯示屏誕生前，誰能想象可以把電腦放在大腿上工作”？一位業(yè)內(nèi)人士說。