曲面屏深挖柔性 市场潜力不可小觑

 当曲屏手机平放在桌面时，由于机身呈现弧形，用户将一端按下，手机就会像跷跷板一样翘起，并被唤醒。三星电子(下称三星)和LG电子(下称LG)同时将这一概念融入最新推出的曲屏手机中。

2013年11月，三星的Galaxy Round和LG的G Flex面世。两款手机的屏幕皆呈弧形，与各自旗下普通手机配置几乎相同。

Galaxy Round的屏幕自左到右弯曲，更加贴合手掌及面部;G Flex自上而下弯曲，是因为考虑到用户在观看视频时，会将手机横过来，弯曲的屏幕避免了边缘反光。两款屏幕都是小弧度，不过，G Flex的电池也配套设计成弯曲状，相较于Galaxy Round的平板电池，储电量更大。虽然同样拥有5.7英寸的屏幕，用户发现Galaxy Round比三星的经典款Galaxy Note3 更方便装进口袋，因为它的弧度很贴合大腿或者臀部的曲线，并且视觉效果不错。

这样新鲜的曲屏手机只是一个开始。研究者们的设想是，未来的电子产品完全可以像纸张一样折叠或卷起，放进口袋里。

柔软的电子产品中较难实现的部件，就是能够弯曲自如的屏幕。密歇根州立大学电子工程与计算机科学助理教授王川称，柔性技术在三五年前的美国实验室里已不成问题，“关键是量产”。

如今，三星、LG已经实现了曲屏手机的量产，尽管这两款产品还不能像真正意义上的柔性屏幕那样任意弯折，但是，“曲屏几乎包含了柔性屏幕的关键技术，这说明柔性屏幕的量产已经不成问题。”加州大学伯克利分校研究员余志滨说。

仅在韩国本土销售的这两款曲屏手机，尚未表现出良好的销售业绩。根据韩国媒体报道，自11月10日Galaxy Round正式上市以来，其单日销售量不足100部。不过，用这两款手机的销量判断柔性屏幕的前景，还为时尚早。

在研究者看来，手机、电视等传统的电子产品，只是柔性屏幕的试验场，灵活性要求更高的可穿戴设备，或许成为柔性屏幕的天下。因为人体中几乎不存在平面，都是曲面且处于不断运动变化的过程，柔性的材料能最大程度地减少用户的束缚感。

产业调研咨询机构Displaybank估计，2015年，柔性屏幕的市场规模将达到11亿美元，并于2020年进一步飙升至420亿美元。届时，平板显示市场中将有16%的份额被柔性屏幕抢占。

关键突破

像很多发明一样，柔性屏幕概念的出现也是一个巧合。

1979年的一天晚上，美国华裔物理学家邓青云(Ching W. Tang)在回家的路上忽然想起有东西忘在实验室。当他返回到黑暗的实验室时，发现一块有机蓄电池在闪闪发光。这一偶然的发现，使研究者们意识到有机物可以作为发光源，制成显示屏。

研究者们选取不同的有机物制出了三元色——红、蓝、绿，自然界的所有颜色都可以用这三个颜色调和出来。这三种颜色组成一个像素点，通过开关调节各颜色间的明暗，形成不同的色彩。千千万万个像素点一起工作形成了完整的图画。研究者将像素点、开关等元件固定在一块基板上，构成有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，整个结构犹如汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。

“由于有机物是柔软的，所以大家就想，是不是可以将整块屏幕都做成柔软的。”王川说。自上个世纪末，基于OLED的屏幕雏形被研发出来后，研究者们一方面完善平板OLED屏幕，一方面开始探索制造柔性的OLED屏幕。

基板是决定屏幕柔软性的关键。基板承载着像素、开关等元件。在传统的制造工艺中，基板需要能够承受300摄氏度以上的温度，且具有良好的透光度。因此，玻璃通常是平板OLED屏幕的首选。但是，玻璃无法让屏幕做到柔软。研究人员将基板更换为柔软的塑料，却发现一般的塑料在300摄氏度就融化了，难以满足传统工艺的要求。

于是，全球的研究者双管齐下寻求出路，一方面探索低温制造工艺，一方面寻找可以耐高温的柔软材料。

2012年，特殊玻璃制造公司康宁(16.88, -0.13, -0.76%)公司推出超薄玻璃——“杨柳”(Willow Glass)，这款玻璃薄如纸张，仅为100微米，能够承受约500摄氏度的温度。最重要的是，它可以柔软如纸般卷起，因而名为“杨柳”。

外界推测，三星很有可能已将Willow Glass应用到柔性屏幕的研发中。2012年，三星和康宁公司合作成立了三星康宁精密材料(SCP)的合资公司;2013年，三星又获得了康宁公司7.4%的股份。但是，一位三星相关人士透露，Galaxy Round的基板并未使用这款玻璃，而是一款透明塑料薄膜——聚酰亚胺，又称PI，“这个材质的基板厚度仅为30微米，非常轻薄”。

此前，研究人员也曾尝试使用极薄的金属或者玻璃做基板，但是前者弯折有限，而后者一旦折叠，容易留下印迹且难以恢复。PI则是一种由多种有机物合成的材料，弥补了前两者的缺陷。

2013年8月，中国研制出的第一块彩色柔性OLED屏幕同样使用了这款材料。研究者之一、华南理工大学材料科学与工程学院教授彭俊彪分析，“从各个角度来看，PI都是一个很好的选择。”不过，研发这种材料需要投入很大的成本，三星有可能是与别的公司合作生产了这款材料。

更换基板只是屏幕变柔的开始，如何有效封装，决定着柔性屏幕的寿命，更决定着它能否用于产品。

此前，传统的OLED屏幕只要覆盖一层玻璃，便可以将屏幕中的发光有机物与空气和水隔绝开。这些发光有机物对水和氧气非常敏感，一旦接触便会发生化学反应而变暗。

柔性屏幕封装用的是塑料。在微观层面，塑料中存在很多孔隙，它们保证了塑料的柔软，也使得空气、水比较容易穿透。“这就像一个悖论，如果追求柔软，就要牺牲使用寿命，如果追求经久耐用，柔软度就无法达到。”余志滨说。

三星和LG没有详细解释曲屏手机用到的封装技术。有研究者分析， 两家可能回避了这一技术难点，依然将屏幕封装进了玻璃中，使屏幕仅呈现一个弧度，无法任意弯折。不过，G Flex已经表现出了部分柔性电子产品的特征。用户可以将曲屏手机在桌面上压平，松手后，手机自行恢复原状。

三星和LG均表示，新产品仅是“敲门砖”，其终极目标是，使配备了柔性屏幕的设备，可以像纸般缠绕在手腕，或者塞进钱包里、衣服口袋中。

深挖柔性

2013年10月，三星在韩国递交了一份专利申请——一款移动设备，外观与平板电脑十分相似，巧妙在于它配有柔性OLED屏幕，可以折叠。

LG也在研制生产专用于电子书阅读器的柔性电子墨水屏幕。屏幕约6英寸，拥有1024×768像素分辨率。

OLED屏幕比液晶显示屏更轻薄，液晶显示屏的结构最薄只能做到微米级，而OLED屏幕的结构则是纳米级的，纳米是微米的0.1%。另外，由于发光原理不同，OLED屏幕也更省电。

市场研究公司IHS Electronics & Media预测，真正柔软的显示器，由于可以节省空间，将打通新一代的电子产品之间的界限，比如手机和平板电脑。手机、电脑、电视的显示屏在结构、材料上大体相同，仅根据使用途径不同，在细节上有所差别。

研究者们正在朝产业链的两头进军。一是如何将材料的柔性特质发挥到极致。8月，加州大学洛杉矶分校的一个研究团队通过改造屏幕电极的材料以及排列方式，使得柔性OLED屏幕不仅可以弯曲，还可以拉伸至原先大小的两倍再缩回原状。“未来，这项技术能让一个原本A4纸大小的屏，拉伸成一个大屏幕，直接挂在墙上做演示。”王川说。

最近，令三星很感兴趣的一个研发来自美国加州伯克利分校。该校的一个研究组在柔性OLED屏幕上添加了压力感应装置，如果用手触摸屏幕，屏幕就会发光，压力越大亮度就越高。

研究者的目标是，添加温度、湿度等感应装置后，最终使这款屏幕能够像皮肤一样感应外界环境，甚至比皮肤敏感。

当然，先行试水的曲屏产品表现不佳，也使研究者们有了压力，现在他们希望朝产业链另一头试试——颠覆现有的屏幕制造工艺，从根本上扭转柔性OLED屏幕的市场地位。

11月，加利福尼亚一家名为Kateevas的公司将这一想法照进现实，推出首款OLED屏幕“喷墨”打印机——YIELDJet。柔性屏幕的材料大多为有机物，可以液态的形式存在，YIELDJet就是将这些液态材料，通过活动平台和喷嘴，直接喷印在玻璃或塑料底板上。

传统的OELD屏幕的生产工艺需要在真空中进行，并且离不开一种阴影掩膜技术，这也使得生产成本居高不下。新打印技术避开了这个缺陷，在充满氮气的惰性环境中就可完成屏幕的生产，大大降低了屏幕制造的成本，再加上柔性OLED屏幕可以像纸一样卷起，使得制造大尺寸屏幕变得更为方便。

打印柔屏的难处是，如何在量产的过程中，保证每个像素点的大小均匀、位置精准，还有待摸索，更何况，“现阶段，用于打印的材料比黄金还贵，达到上千元每克。”彭俊彪说，新技术在实验室中实现，只是“从原理上证明可行”。

市场的选择

手机的四角从桌面卷起再张开，看似刚从睡梦中醒来伸了个懒腰，向它的主人打招呼，温柔地提醒主人该关心一下来电或者短信，这是加拿大皇后大学人类介质实验室研发的一款柔性手机模型。研究者认为，“柔软”这一特性可以开启一种新的人机交互模式。

不过，用户究竟愿意为这些新功能多掏多少钱?这是包括彭俊彪在内的研究者们所思考的事。

当初，液晶显示屏凭借轻薄的特性，取代阴极射线管(CRT)在显示屏中的霸主地位。20英寸的CRT显示器重到两个人合作搬动，而液晶显示屏却可以让一个55英寸的电视轻松挂在墙上。

就目前看，柔性OLED屏幕的应用，使其所表现出的优越性仅仅停留在更轻、更薄、更省电。从这个角度，用户根本感受不到柔性OLED屏幕的好。“因为液晶显示器已经基本满足了他们的需求，最重要的是它更便宜。”彭俊彪分析，由于液晶显示器的发展相对成熟，产业链也更完善，使其市场价格具有明显优势。

而新材料如PI，价格是普通塑料的10倍，更远远高于玻璃。同时，“随着柔性OLED屏幕尺寸的不断放大，成品率与制作损失也随之加大”。上述三星人士称。

这样明显的劣势丝毫没有动摇三星、LG等公司对柔性OLED屏幕的信心。三星已将柔性OLED屏幕列为继液晶显示屏、OLED显示屏之后的第四代显示技术，未来首先考虑覆盖高端电子产品。

也许，手机、平板电脑等这些电子产品，并不是柔性OLED屏幕的最终归宿。来自世界范围内的设计者们已经表现出了对柔性OLED屏幕的期待，比如，让手表如一个塑料薄膜般环绕在手腕，腕带与表盘没有明显的界限，而是作为屏幕的延伸;或者制成电子绷带也是不错的主意，一方面可感应伤口是否化脓，一方面使人能透过屏幕了解伤口的愈合情况。“特别是扩展到和生活相关的各个方面，比如服装服饰、鞋包的设计都有机会考虑用全新的柔性显示材料来重构。” “只为她设计”项目发起人、清华大学设计学博士李一舟说。

未来，可穿戴设备的设计和材料将是核心竞争点之一。康宁公司表示，他们正在协助客户更好地将柔性玻璃“杨柳”用于柔性产品的开发。随着柔性OLED屏幕技术逐步成熟，它的使用可能会出乎人们的意料，“就像在液晶显示屏诞生前，谁能想象可以把电脑放在大腿上工作”?一位业内人士说。