柔性屏幕崭露头角:面临技术与应用双重挑战
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三星柔性屏幕手机
以下为文章全文:
前景广阔
有人说,今年将成为穿戴式计算元年,将电脑显示屏绑在手腕或眼镜上的产品会陆续面市。不过,这其实只是整个屏幕革命中的一次进步而已——最终将会出现可以弯曲、折叠甚至卷曲的屏幕。
一旦摆脱了今天又重又易碎,而且不能变换形态的玻璃显示屏,明天的设备将会截然不同,屏幕不仅可以卷曲起来,还能贴到不平整的表面上,甚至可以拉伸。
但要实现这个目标,仍有很长的路要走。
“一旦这种技术成熟,就将成为产品设计师的天堂。”美国市场研究公司Lux Research显示技术分析师乔纳森·梅尔尼克(Jonathan Melnick)说。
事实上,类似的原型产品并不少见——三星今年就展示了一块从设备边缘延伸出来的屏幕。不过,他们仍然面临很多障碍:不仅要克服技术问题,还要找出低成本量产零部件的方法,并最终推出足以吸引终端消费者的设备。
据美国市场研究公司DisplaySearch测算,2016年的全球小尺寸显示屏市场规模将达到720亿美元。但目前的屏幕技术仍被液晶主导,这种技术需要背光,而且要夹在两片玻璃之间,因此成了笔记本和平板电脑等设备的主要重量来源。
“平板电脑的多数重量都来自显示屏的玻璃结构,以及防止其破碎的支撑结构。”曾在思科、惠普和Palm担任工程师的凯文·莫里什格(Kevin Morishige)说。
不需要背光而且更加明亮的OLED已经对液晶的主导地位构成了威胁,这种产品可以提供更宽的视角和更好的色彩对比度,甚至可以直接印刷在几个涂层上。
发展局限
然而,玻璃正在越来越轻、越来越柔韧。
康 宁公司出品的大猩猩玻璃凭借超强的坚固性,成为了众多智能手机的屏幕首选。该公司最早将于今年为手机提供曲面玻璃。康宁还在推广Willow玻璃,最薄可 以与纸张媲美,而且具备极高的柔性,可以缠绕一台设备一圈。Willow起初将被用作太阳能面板等产品的外膜,但最终有望用于曲面产品。
Willow 的重要卖点在于更高的生产效率,可以使用类似于印刷机的“卷到卷”(roll-to-roll)工艺,而不再沿用当今成本更高的分批生产工艺。但康宁玻璃 技术集团主管詹姆斯·克拉品(James Clappin)表示,作为一种柔性产品,Willow的商业化还有很长的路要走。
而且,玻璃也 有它的局限。“它虽然可以做成曲面,但不能来回弯曲。”曾经与多家显示技术创业公司合作过的英国顾问阿德里安·博登(Adrian Burden)说,他本人持有这一领域的多项专利。这就意味着虽然玻璃可能仍会在曲面显示屏设备中扮演重要角色,但真正能够弯曲、折叠和卷曲的屏幕可能还 要使用塑料。
不过,塑料的坚固性不及玻璃。“一旦使用塑料衬底,就会因为对环境过于敏感而遭遇各种问题。”博登说。
技术挑战
所以,尽管OLED和塑料似乎是“天生一对”,但将它们结合到一起时却会带来额外的问题:他们需要借助所谓的“阻隔薄膜”(barrier film)来阻止氧气和水分的泄露。
“各种产品中都有阻隔薄膜,例如食品包装,但挑战在于,OLED是我们面对的最敏感的材料之一,所以会面对巨大的挑战。”Lux Research的梅尔尼克说。
总 部位于新加坡的Tera-Barrier Films就开发了一种方式,使用纳米颗粒封堵各个涂层。该公司董事森希尔·拉马达斯(Senthil Ramadas)表示,经过了数年的推迟后,该公司上月开始在日本生产,并计划到2014年底量产。“我们在价值链上面临极大挑战,一切都需要各就各位, 但直到现在才真正实现。”他说。
还有另外一个问题:柔性显示屏中的所有材料都必须可以弯曲——包括驱动显示屏电流的透明导体。目前已经有一些技术有望替代传统屏幕中易碎且昂贵的氧化铟锡(ITO),包括纳米线、碳纳米管、石墨烯和导电网丝。
其中一些技术已经接近生产阶段。例如,另外一家新加坡公司Cima Nanotech就开发了一种技术,可以在薄片上涂上一层银质导电墨水,然后自动排列成网络形态,从而形成一个导电层。
这种底层技术的转变不太可能立刻变成产品。“原型产品可以制造出来,但要量产仍然要等很长时间,因为这些设备的很多流程和材料都面临着重大的生产和规模问题。”梅尔尼克说。
生产难题
一些业内人士说,从成批生产片材到更高效的“卷对卷”工艺,是一个渐进的转变过程。“相比于‘卷对卷’工艺而言,成批生产成本更高,速度更慢。要完成转变,需要新的设备和设计,也需要投入时间。”Tera-Barrier Films的拉马达斯说。
这都得花钱,而且必须要说服制造商投资购买新设备。
虽然在iPhone的推动下,大猩猩玻璃取得了成功,但克莱品表示,即便如此,康宁仍然很难推广Willow显示屏。克莱品表示,客户希望更薄的设备和更易生产的玻璃,但Willow却需要极其复杂的前期准备。
“当我们说到Willow的商业化时,我们开发活动的很大一部分,就是确保生态系统能够应付一种全新的材料。”克拉品补充说,“没有人熟悉怎么生产可以弯曲和移动的玻璃,这是一种新材料。需要对整个生态系统进行培训,才能应付这种材料。”
虽然他也看到了市场对Willow曲面屏幕的需求,尤其对游戏玩家而言,但对可以卷曲和折叠的屏幕却信心不足。“短期内还是要顺应趋势。至于柔性、可弯曲、可折叠的屏幕,我认为得继续等待,我甚至不确定这是否是一种可行的产品。”他说。
这 就需要搞清楚终端用户的需求。设计公司Frog驻上海执行创意总监布兰登·爱德华兹(Brandon Edwards)说:“对我们和我们的客户而言,关键不在于柔性显示技术。这是很重要的一方面,但更重要的在于,究竟可以通过哪些实用的方式将产品推向市 场?多快可以推出?用户的反响如何?”
用户需求对于三星等资金雄厚的企业而言,这可能意味着要开发原型 产品,就像他们在各种国际技术展上展示的产品一样。但这无法确保成功卖出产品。例如,索尼早在2007年就在推广一款柔性OLED显示屏。“6年后的今 天,我们什么都没看到。”新加坡金属研究和工程学院(Institute of Metals Research and Engineering)高级科学家张杰(Zhang Jie,音译)说,“如果三星真要推广这类技术,就要吸引用户的兴趣。”[!--empirenews.page--]
这也拖慢了 产品的开发进度。三星2011年末告诉分析师,该公司计划在2012年将柔性显示屏应用到智能手机中,甚至有可能会在年初。但一年过去了,该公司却表示, 这款技术仍在“研发中”。美国投资银行Jefferies分析师在上月的研究报告中表示,虽然三星今年可能会推出“不易碎”的屏幕,但却要到2014至 2015年才能在产品中使用柔性屏幕。
归根到底,技术问题可能只代表了一半的问题。
“这是特种材料行业的永恒问题。”德国玻璃制造商Schott日本营销主管陆茨·格鲁贝尔(Lutz Grubel)说,“你手中握有某种材料,但还得等待实际应用。这就是游戏规则。”(思远)