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新知丨折叠屏手机来了,“泛在屏”时代还会远吗

来源: 新华报业网   作者:葛灵丹 王拓  2019-03-05 19:20:55

  从去年年末开始,折叠屏就成为继全面屏之后,智能手机行业最前沿和最热的话题。前不久,三星、华为两大智能手机厂商,“前后脚”释放出重磅的折叠屏产品。

  不少业内人士认为,2019年将成为折叠屏手机的元年。而且,随着有机电子技术的发展,会有越来越多的柔性电子产品进入到人们生产生活中,带来颠覆性、革命性变化。

  折叠屏的命门——“柔性OLED屏”

  折叠屏的材料是什么?原理又是什么?“不同于传统的液晶屏和LED屏,折叠屏采用柔性OLED屏作为显示面板,其核心材料是有机电致发光材料。有机电致发光材料本身是一种光电功能有机薄膜材料,通过材料和器件结构设计,可以展现出不同程度的柔性,不仅可以实现弯曲、折叠,还可以实现卷曲、皱折,甚至可以实现弹性拉伸和压缩,在可穿戴设备、人工智能设备和虚拟显示设备等具有广泛的应用前景。”国家中青年科技创新领军人才、南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地教授赖文勇分析说:“目前,各手机厂商对于折叠屏的设计原理不尽相同。我们根据最新发布的华为Mate X手机来看,其折叠原理主要是依靠鹰翼式折叠技术,其最大的优势在于折叠时屏幕可以紧密贴合,展开时又平坦自然,可以实现0°到180°任意折叠。当然,无论各厂商通过什么原理实现折叠,但都离不开柔性OLED屏,这才是实现折叠屏的关键所在。”

柔性OLED器件

  实现折叠屏,并非易事,需要突破相关技术的难点。赖文勇坦言,主要表现在两个方面,一是折叠技术方面,比如华为的鹰翼式折叠技术、三星的铰链技术和柔宇的纵向转轴技术等,目前技术上的难点已经被解决。二是折叠屏的设计方面,折叠屏是一种柔性OLED屏,现阶段OLED屏主要由基底、电极、界面层和发光层组成。要实现屏幕的折叠,传统的玻璃基底肯定是不行的,目前最常用的折叠屏基底是透明聚酰亚胺材料,“简单来说就是一种塑料基底,我们知道塑料薄膜具有柔性是可以弯折的。这种塑料作为基底不仅可以实现屏幕折叠还更加轻薄,提高了屏幕的柔韧性和可挠性。”

  赖文勇表示,除了基底,折叠屏设计的另一个技术难点是电极,需要采用延展性和导电性优异的电极材料替换传统的脆性ITO电极。“对于OLED屏界面层和发光层,都是用的有机材料,用该类材料制备的薄膜虽然具备柔性,但材料的设计合成存在一定的技术壁垒,这也是目前折叠屏最需要关注的难点。”

  从实验室到量产,柔性屏走了几十个年头

  柔性屏从从实验室到量产,其实已经经历了几十个年头。早在1974年,施乐帕洛阿尔托研究中心的Gyricon电子纸,让柔性显示屏的概念自此诞生。这种可以像纸一样弯曲,又能直接显示图像的材料自提出后一直都很吸引人,只是由于技术成本等问题,在很长一段时间都不能从实验室走出。

  到2012年,柔性屏取得突破性进展,屏幕制造商Plastic Logic制造出完全由塑料材料生产的柔性显示屏,2013年展示了和英特尔共同打造出的柔性屏手机MorePhone。2013年,手机厂商索尼、三星几乎在同一时间对柔性屏幕投入相关技术研发。

  任何科技应用都离不开基础研究,国内相应研究也在紧锣密鼓地进行。南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地由中科院院士黄维教授领衔,目前主要研究方向围绕着先进材料和柔性电子、特别是有机电子材料展开,是国际上最早从事有机聚合物发光二极管显示研究并长期活跃在有机光电子学、柔性电子学领域的国内外有重要影响的学术团队之一。

  “柔性/有机电子是引领电子信息产业发展的颠覆性技术。折叠手机只是柔性/有机电子技术目前最先得到具体应用的其中一个典型范例。”赖文勇说,南邮黄维团队侧重从材料和器件创新的角度从根源上解决和实现光电子元器件的柔性化问题。在OLED材料与器件的研究领域具有领先优势,开发出了一批具有自主知识产权和商业价值的高效率、稳定性好的OLED材料,掌握了OLED白光固态照明以及高性能红绿蓝三基色发光显示等核心材料量产的关键技术与工艺。

  “目前,我们以团队的核心技术为基础,相继成立了宁波卢米蓝新材料有限公司等致力于推动OLED相关材料的产业化工作。公司目前产能为5吨,依据市场变化趋势,公司将在2020年扩大生产规模达到15吨。”南京邮电大学材料科学与工程学院院长范曲立如数家珍道。

  “目前,实验室阶段我们主要针对实现高性能柔性电子器件的各个关键环节开展创新研究,特别是所涉及的关键材料和共性技术方面。柔性电子产品离不开各个元器件的柔性化。”范曲立说,在这个领域,还有很多基础性的关键科学技术问题需要深入系统研究和突破,比如如何实现高性能低成本的柔性显示、柔性电池、柔性存储、柔性驱动等。

  无处不在的“泛在屏”时代,未来可期

  大连接的飞速发展,让屏幕承载了用户对于科技进步的更多诉求,更高清的视频效果、虚拟现实和增强现实的多途径应用、融合多种产品功能的N合一产品……这些都加速了“泛在屏”的出现,屏幕开始变得无处不在。

  “我们认为,柔性屏将在消费电子、智能交通、智能家居、运动时尚、教育办公、机器人这六大行业率先带来较大的变化。”柔宇科技副总裁樊俊超坦言:“目前,一些变化已经在发生。”

  去年7月世界杯决赛期间,柔宇推出了全球第一款高清柔性屏时尚衣帽。“目前在网上销售得不错。当时我们戴着它出现在世界杯决赛现场,各国球迷都非常感兴趣,都想体验一下、拍个照片留念。一些球迷问,这个产品从来没见过,是哪里生产的?我们很自豪地告诉他:‘Made in China!’”樊俊超颇为自豪地介绍道:“再比如今年央视春晚的歌舞节目就使用了柔宇的30套‘柔衣’,每套‘柔衣’由32块大小约8英寸的柔性屏组成,所有屏幕的总重量只相当于半瓶普通装矿泉水。这也是全球首款大面积使用柔性屏舞蹈服装的首次亮相。”

  “根据我们实验室的最新研究,已经可以实现柔性电池和柔性驱动,如果这些技术集成在一起便可以实现全柔性可穿戴设备,甚至可以制备智能衣服、电子皮肤、薄膜照明等。柔性电子产品将可以广泛应用于可穿戴产品、车载显示、智能家居等生活中的各个方面。”赖文勇认为,折叠屏的出现,其意义不仅仅在于技术的进步,更重要的是柔性电子技术的发展所带来的对于产品形态的颠覆性体验和革命性变化,打开了人们的想象空间,让人们真正体验到了柔性电子产品的更多可能性。

喷墨印刷制作的图案化有机发光薄膜

  谈及柔性显示产业链今后的发展趋势,范曲立充满期待。他表示:“现有的柔性电子产品虽然具备一定的弯折、卷曲、超薄等柔性特征,但在拉伸、压缩、皱折状态下性能衰减较大,不具备延展性,这也进一步限制了其应用兼容性和舒适性。目前我们实验室主要聚焦在柔性电子前沿领域的相关研究,特别是可逆拉伸性柔性电子材料与技术方面。该类柔性电子产品在拉伸到原始长度的1-2倍仍能保持良好的发光特性,并且在拉伸-释放过程中均能保持较好的稳定性。”

  交汇点记者 葛灵丹 王拓

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编辑:顾志铭

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