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北京市科学技术进步奖特等奖:柔性可弯折AMOLED显示技术,让屏幕自由“折叠”

原标题:北京市科学技术进步奖特等奖:柔性可弯折AMOLED显示技术,让屏幕自由“折叠”

910日,2019年度北京市科学技术奖励大会召开。“面向移动应用的高分辨率柔性可弯折AMOLED显示技术研发与产业化”,荣获北京市科学技术进步奖特等奖。

设想一下,如果手机、平板、电脑三合一,可以根据使用需要,自由变大或变小,是不是很方便?这并非天方夜谭,得益于柔性显示技术的进步,这一梦想或将很快成为现实。

小屏幕大世界

柔性显示知多少

柔性 AMOLED显示技术到底有多厉害?这或许要从我们为什么需要柔性显示屏开始说起:作为最平常的电子设备,手机如今已经成为现代人日常生活最不可或缺的一部分。然而,随着手机功能的日益增多,人们又对手机的视觉体验提出了更高的需求——能不能在大小不变、重量不变的情况下,让手机拥有更大更清晰的屏幕呢?

为了在视觉观感和移动便携之间寻找到平衡点,人们尝试了很多方法,然而在“小体积、轻重量、高稳定性和多功能集成度”面前,可供传统显示屏幕用来“长身体”的空间却一直很小。直至柔性显示技术的出现,这种“鱼和熊掌不可兼得”的难题才终于得到了解决。

北京市科学技术进步奖特等奖:柔性可弯折AMOLED显示技术,让屏幕自由“折叠”

使用柔性卷曲显示屏技术制作出的显示屏。

作为一种使用柔性基板制备而成的显示技术,柔性显示技术由于“从里到外”都使用柔性材料,因而不仅体积超轻、厚度超薄而且在柔韧性方面也非常好,宛如一张可以任意弯折的“会发光的纸”。这意味着,如果手机能够配置柔性显示屏,那么在一部手机上实现“大屏幕”和“小体积”的愿望就会变得很容易——折叠起来,手机尺寸不变,依然小巧轻便;将之展开,机身屏幕变大,手机也能变平板。

既然柔性显示屏如此神奇,那么手机也可以像手表一样被戴在手腕上吗?平板电脑也可以对折后被揣进裤兜吗?电视也可以像画一样卷成画轴被随时搬运吗?柔性 AMOLED显示技术应运而生,一切皆有可能。

显示“黑科技”

以“柔”克“刚”不容易

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如何让柔性显示屏的厚度、弯折幅度以及使用寿命能够达到一个完美平衡?长久以来,这个问题一直困扰着全球显示产业。在过去,业内的普遍做法是通过牺牲显示器件的机械光学性能来“换取”屏幕的超薄厚度,而随着 AMOLED技术的日渐普及, AMOLED这种基于有机材料的自发光显示器件,因为具备了厚度薄、视角宽、响应速度快、对比度高等优势,开始逐渐被视作开发柔性显示产品的首选。

对于柔性显示屏而言,曲率半径( R)和弯折寿命是衡量其耐弯折性能的两个重要指标。 R数值越小,弯曲的幅度越大,相对而言制造成本就越高,造价就越贵。在这种情况下,京东方所研发的柔性 AMOLED显示屏作为全球首款可弯折半径达 5mm的量产外折柔性显示屏,在耐弯折性能、高分辨率设计、长寿命、窄边框、多工艺集成等多个领域都取得了突破。

一方面,该技术采用了全球独有的多膜层堆叠结构,在 R值仅有 5mm的条件下,既能达到折叠角度 180°的大弯曲幅度,又能实现屏幕 20万次的无损弯折。这意味着,如果一个人每天要开合手机 100次,那么使用了该显示屏后,手机不仅能具备更宽阔更良好的视觉体验,在普通消费者 2-3年更新一次手机的情况下,使用柔性折叠显示屏的手机的使用寿命却能达到 5-6年,足以满足普通消费者的日常使用和迭代需求。

北京市科学技术进步奖特等奖:柔性可弯折AMOLED显示技术,让屏幕自由“折叠”

使用京东方柔性AMOLED屏的折叠手机。

与此同时,由于该技术采用的多中性层设计能在制造过程中大大降低对各层性能的要求,因而能有效降低这种显示屏的制造成本,大幅提升产能,打破韩国厂商多年来对柔性 AMOLED市场的绝对垄断。

另一方面,为了进一步保证屏幕的高分辨率、提高屏幕的显示效果,京东方柔性 AMOLED显示技术还自主研发了一套新型的高分辨率像素排列方案。由于人眼对不同亮度、不同颜色图形的分辨能力存在差异,对明暗对比强烈的图形的分辨能力最高,红色图形次之,蓝色图形最低。基于光学配色分析的这个发现,京东方研发团队通过特殊的子像素排布,既保证屏幕对色彩的还原度更高、效果显示更逼真,而且还能在保持屏幕亮度不变的情况下,以更低的功耗实现屏幕色彩的高真实度,进而有效地延长了设备的使用寿命。

掰弯不易

技术创新挑战多

掰弯一块屏幕很容易,但掰弯一部手机却很难;生产一块柔性屏很容易,量产能让消费者满意的柔性显示产品却很难。

让一部手机可以弯折,并不是单纯地罩上一块曲面屏,而是要让屏幕本身就能动态弯折,能保证屏幕内部所有元件能“跟着弯”而功能不受影响。京东方的这一技术恰恰是利用了 AMOLED自发光和聚合物塑料等柔性基板材料的优势,从根本上保证了屏幕在被“掰弯”时其内部的功能却不受影响,且在反复弯曲变形后,屏幕依然能保持平整透光不留折痕。

在技术创新的过程中,京东方也面临了诸多挑战。譬如,由于 AMOLED对水氧非常敏感,为了能在保证柔性效果的同时还做好防水氧工作,研发人员别具匠心地升级了薄膜封装工艺,通过借鉴“用皮筋儿帮助容器固定保鲜膜”的生活经验,特意在显示器周边设计了一个微型槽,巧妙地配合了柔性屏特殊的薄膜封装工艺,最终实现了隔绝水氧的技术要求。

与此同时,为了确保新技术在应用中也能满足用户的实际需求,京东方模拟日常使用条件,专门为自家的柔性 AMOLED技术配置了一套系统的测试体系,从模拟用户的实际折叠使用情况、确认产品的耐弯折强度的弯折测试,再到检测屏幕抗冲击力和耐损度的跌落测试和落笔测试,在一次次的试炼中,京东方柔性 AMOLED显示技术真正做到了消费者和市场需求的双赢。

在不断地升级与摸索中,京东方柔性 AMOLED折叠显示技术已衍生出可折叠式显示、腕带显示、双边固定曲率显示等多款柔性 AMOLED产品,除了应用于智能手机和手表等小尺寸设备,其系列显示产品也已陆续登陆平板和笔记本电脑等中型尺寸电子产品市场,并在智能座舱、商务办公、智能家居等更多其它领域得到广泛应用。

如今,京东方已在成都、绵阳和重庆自主设计建设了三条全柔性六代 AMOLED生产线,其中,成都、绵阳生产线已分别于 2017年、 2019年实现量产。随着移动互联网终端的日益多样化,随着可穿戴科技等创新应用的高速发展,柔性 AMOLED显示技术将拥有更大的舞台任其发挥,有更大潜力值得被挖掘和被认可。

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本文由“全国科技创新中心”公众号编辑,资料来源北京市科委北京科技报。欲转载请关注公众号后直接回复“转载”,按照要求转载即视为获得授权。

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