當曲屏手機平放在桌面時，由于機身呈現(xiàn)弧形，用戶將一端按下，手機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)同時將這一概念融入最新推出的曲屏手機中。
2013年11月，三星的Galaxy Round和LG的G Flex面世。兩款手機的屏幕皆呈弧形，與各自旗下普通手機配置幾乎相同。
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，是因為考慮到用戶在觀看視頻時，會將手機橫過來，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的電池也配套設計成彎曲狀，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比三星的經典款Galaxy Note3 更方便裝進口袋，因為它的弧度很貼合大腿或者臀部的曲線，并且視覺效果不錯。
這樣新鮮的曲屏手機只是一個開始。研究者們的設想是，未來的電子產品完全可以像紙張一樣折疊或卷起，放進口袋里。
柔軟的電子產品中較難實現(xiàn)的部件，就是能夠彎曲自如的屏幕。密歇根州立大學電子工程與計算機科學助理教授王川稱，柔性技術在三五年前的美國實驗室里已不成問題，“關鍵是量產”。
如今，三星、LG已經實現(xiàn)了曲屏手機的量產，盡管這兩款產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鍵技術，這說明柔性屏幕的量產已經不成問題。”加州大學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，尚未表現(xiàn)出良好的銷售業(yè)績。根據(jù)韓國媒體報道，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，用這兩款手機的銷量判斷柔性屏幕的前景，還為時尚早。
在研究者看來，手機、電視等傳統(tǒng)的電子產品，只是柔性屏幕的試驗場，靈活性要求更高的可穿戴設備，或許成為柔性屏幕的天下。因為人體中幾乎不存在平面，都是曲面且處于不斷運動變化的過程，柔性的材料能最大程度地減少用戶的束縛感。
產業(yè)調研咨詢機構Displaybank估計，2015年，柔性屏幕的市場規(guī)模將達到11億美元，并于2020年進一步飆升至420億美元。屆時，平板顯示市場中將有16%的份額被柔性屏幕搶占。
關鍵突破
像很多發(fā)明一樣，柔性屏幕概念的出現(xiàn)也是一個巧合。
1979年的一天晚上，美國華裔物理學家鄧青云(Ching W. Tang)在回家的路上忽然想起有東西忘在實驗室。當他返回到黑暗的實驗室時，發(fā)現(xiàn)一塊有機蓄電池在閃閃發(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物制出了三元色——紅、藍、綠，自然界的所有顏色都可以用這三個顏色調和出來。這三種顏色組成一個像素點，通過開關調節(jié)各顏色間的明暗，形成不同的色彩。千千萬萬個像素點一起工作形成了完整的圖畫。研究者將像素點、開關等元件固定在一塊基板上，構成有機發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，整個結構猶如漢堡包，發(fā)光材料就是夾在中間的蔬菜。
“由于有機物是柔軟的，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。自上個世紀末，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鍵?；宄休d著像素、開關等元件。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。
123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，“這個材質的基板厚度僅為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。PI則是一種由多種有機物合成的材料，彌補了前兩者的缺陷。
2013年8月，中國研制出的第一塊彩色柔性OLED屏幕同樣使用了這款材料。研究者之一、華南理工大學材料科學與工程學院教授彭俊彪分析，“從各個角度來看，PI都是一個很好的選擇。”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了這款材料。
更換基板只是屏幕變柔的開始，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)光有機物與空氣和水隔絕開。這些發(fā)光有機物對水和氧氣非常敏感，一旦接觸便會發(fā)生化學反應而變暗。
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。“這就像一個悖論，如果追求柔軟，就要犧牲使用壽命，如果追求經久耐用，柔軟度就無法達到。”余志濱說。
三星和LG沒有詳細解釋曲屏手機用到的封裝技術。有研究者分析， 兩家可能回避了這一技術難點，依然將屏幕封裝進了玻璃中，使屏幕僅呈現(xiàn)一個弧度，無法任意彎折。不過，G Flex已經表現(xiàn)出了部分柔性電子產品的特征。用戶可以將曲屏手機在桌面上壓平，松手后，手機自行恢復原狀。
三星和LG均表示，新產品僅是“敲門磚”，其終極目標是，使配備了柔性屏幕的設備，可以像紙般纏繞在手腕，或者塞進錢包里、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——一款移動設備，外觀與平板電腦十分相似，巧妙在于它配有柔性OLED屏幕，可以折疊。
LG也在研制生產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，液晶顯示屏的結構最薄只能做到微米級，而OLED屏幕的結構則是納米級的，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品之間的界限，比如手機和平板電腦。手機、電腦、電視的顯示屏在結構、材料上大體相同，僅根據(jù)使用途徑不同，在細節(jié)上有所差別。
123研究者們正在朝產業(yè)鏈的兩頭進軍。一是如何將材料的柔性特質發(fā)揮到極致。8月，加州大學洛杉磯分校的一個研究團隊通過改造屏幕電極的材料以及排列方式，使得柔性OLED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，這項技術能讓一個原本A4紙大小的屏，拉伸成一個大屏幕，直接掛在墻上做演示。”王川說。
最近，令三星很感興趣的一個研發(fā)來自美國加州伯克利分校。該校的一個研究組在柔性OLED屏幕上添加了壓力感應裝置，如果用手觸摸屏幕，屏幕就會發(fā)光，壓力越大亮度就越高。
研究者的目標是，添加溫度、濕度等感應裝置后，最終使這款屏幕能夠像皮膚一樣感應外界環(huán)境，甚至比皮膚敏感。
當然，先行試水的曲屏產品表現(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，從根本上扭轉柔性OLED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現(xiàn)實，推出首款OLED屏幕“噴墨”打印機——YIELDJet。柔性屏幕的材料大多為有機物，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屏幕的生產工藝需要在真空中進行，并且離不開一種陰影掩膜技術，這也使得生產成本居高不下。新打印技術避開了這個缺陷，在充滿氮氣的惰性環(huán)境中就可完成屏幕的生產，大大降低了屏幕制造的成本，再加上柔性OLED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，如何在量產的過程中，保證每個像素點的大小均勻、位置精準，還有待摸索，更何況，“現(xiàn)階段，用于打印的材料比黃金還貴，達到上千元每克。”彭俊彪說，新技術在實驗室中實現(xiàn)，只是“從原理上證明可行”。
市場的選擇
手機的四角從桌面卷起再張開，看似剛從睡夢中醒來伸了個懶腰，向它的主人打招呼，溫柔地提醒主人該關心一下來電或者短信，這是加拿大皇后大學人類介質實驗室研發(fā)的一款柔性手機模型。研究者認為，“柔軟”這一特性可以開啟一種新的人機交互模式。
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的研究者們所思考的事。
當初，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顯示器重到兩個人合作搬動，而液晶顯示屏卻可以讓一個55英寸的電視輕松掛在墻上。
就目前看，柔性OLED屏幕的應用，使其所表現(xiàn)出的優(yōu)越性僅僅停留在更輕、更薄、更省電。從這個角度，用戶根本感受不到柔性OLED屏幕的好。“因為液晶顯示器已經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，產業(yè)鏈也更完善，使其市場價格具有明顯優(yōu)勢。
而新材料如PI，價格是普通塑料的10倍，更遠遠高于玻璃。同時，“隨著柔性OLED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搖三星、LG等公司對柔性OLED屏幕的信心。三星已將柔性OLED屏幕列為繼液晶顯示屏、OLED顯示屏之后的第四代顯示技術，未來首先考慮覆蓋高端電子產品。
也許，手機、平板電腦等這些電子產品，并不是柔性OLED屏幕的最終歸宿。來自世界范圍內的設計者們已經表現(xiàn)出了對柔性OLED屏幕的期待，比如，讓手表如一個塑料薄膜般環(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的主意，一方面可感應傷口是否化膿，一方面使人能透過屏幕了解傷口的愈合情況。“特別是擴展到和生活相關的各個方面，比如服裝服飾、鞋包的設計都有機會考慮用全新的柔性顯示材料來重構。” “只為她設計”項目發(fā)起人、清華大學設計學博士李一舟說。
未來，可穿戴設備的設計和材料將是核心競爭點之一。康寧公司表示，他們正在協(xié)助客戶更好地將柔性玻璃“楊柳”用于柔性產品的開發(fā)。隨著柔性OLED屏幕技術逐步成熟，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)內人士說。
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