柔性顯示：重新定義電子產品

文/周路菡

柔性顯示：重新定義電子產品

文/周路菡

隨著電子科技的不斷進步與完善，柔性顯示技術未來將會重新定義很多電子產品，甚至在汽車、建材、家居等領域開拓更多應用領域

隨意彎曲的柔性顯示技術,正在成為整個電子產品行業的焦點。與傳統液晶顯示屏相比，柔性顯示屏采用OLED技術代替液晶發光，并用塑料基板代替傳統的玻璃基板以達到“柔性”的效果。同時基于OLED技術的柔性顯示屏具有低功耗、體積小、輕便、可變形等優勢，其應用領域非常廣泛。

隨著電子科技的不斷進步與完善，柔性顯示技術由于具有人性化、移動化、輕薄、省電、更便宜、多樣化、操作簡單、容易攜帶的特點，并符合人體工程學設計等要求，未來將會重新定義很多電子產品，甚至在汽車、建材、家居等領域開拓更多的應用領域。

柔性顯示應用漸行漸近

近幾年，隨著科技的迅猛發展，日新月異的電子智能產品不斷沖擊著人們的眼球，也給用戶帶來了全新的感受。不過，無論是手機還是平板電腦，其中不變的就是觸摸起來硬邦邦的玻璃材質屏幕。在智能手機領域，顯示屏是最大的硬件，在消費者體驗中扮演了重要的作用，但顯示設備也是制約智能手機發展的主要因素之一。因此許多智能手機廠商在手機屏幕上大做文章、不斷競爭，也就不足為奇了。

現在，人們對電子產品越來越強調人性化和移動化，“輕、薄、短、小”已成為電子產品的發展趨勢，這樣對顯示屏幕的要求就很高。特別是近年來迅速走入人們生活的可穿戴設備，由于人類身體構造的原因，可穿戴設備如何更好地貼合人類的肢體也是需要探索的方面。雖然智能手表和智能腕帶的體積都不大，但由于可穿戴設備都需要有顯示屏，即使可穿戴設備的材質再柔軟再舒服，顯示屏還是硬邦邦的一塊平板，似乎也無法帶來最好的使用體驗。

可喜的是，在可穿戴設備和智能手機領域，廠商們已經開始小范圍使用柔性顯示屏，而其核心則是一種被稱為OLED（有機發光二極管）的產品。正是這種柔性顯示技術的發展，讓我們感到柔性電子時代已觸手可及。

相關資料顯示，OLED可以分為AMOLED和PMOLED兩種技術。其中AMOLED就是主動驅動式OLED（Active Matrix OLED），與此相對應的是被動驅動式OLED（Passive Matrix OLED），兩者都屬于OLED，區別就是驅動方式的不同。其中PMOLED單純地以陰極、陽極構成矩陣狀，以掃描方式點亮陣列中的像素，每個像素都是操作在短脈沖模式下，為瞬間高亮度發光。優點是結構簡單，可以有效降低制造成本，但驅動電壓高，使PMOLED不適合應用在大尺寸與高分辨率面板上。而AMOLED則采用獨立的薄膜電晶體去控制每個像素，每個像素皆可以連續且獨立地驅動發光，可以使用低溫多晶硅或者氧化物TFT驅動，優點是驅動電壓低、發光元件壽命長，不過高成本以及制作工藝更為復雜，在成本上也較高。

目前AMOLED技術在韓國三星、LG等企業的引領下發展成熟，并且開始批量出貨。在2017年5月于美國洛杉磯舉辦的美國顯示周及SID年會上，眾多企業紛紛在這個全球最具影響力的顯示領域專業盛會拿出了自己的柔性顯示產品。其中在AMOLED展區，隨處可見各種波浪、折疊、腕表等各種異形柔性屏的展示，柔性顯示成為了展會上當之無愧的焦點。

京東方在展會上展出了為智能手機量身打造的S形彎折的5.5英寸柔性OLED屏，可支持10點壓力觸控。另一款7.56英寸柔性AMOLED顯示屏，可實現半徑5毫米的對折，其形式是將手機和平板電腦合二為一，看起來像一本書。還有4.35英寸的柔性OLED，是市面上普通腕帶產品尺寸的3倍，彎折半徑為10毫米。

韓國、日本的顯示巨頭在SID年會期間也展示了多款可折疊產品。三星展出了9.1英寸可伸縮的柔性OLED屏，可雙向彎曲，具備12毫米的伸展能力，感覺像一塊布。日本顯示公司（JDI）也拿出了向內折疊180度的可折疊柔性屏。

讓人眼花繚亂的可折疊屏、可彎曲屏、可伸縮屏，預示著柔性顯示時代離我們正越來越近。IHS的數據顯示，預計2020年全球智能穿戴設備面板需求量將增長至1.06億片，其中采用AMOLED技術的面板占比達30%，并保持著18.2%的年復合增長率。

目前，柔性AMOLED已被用于三星Galaxy S8智能手機上。到目前為止，帶柔性屏的智能手機仍然不能被用戶折疊或彎曲，在用戶體驗方面沒有明顯的差異化。不過這次展示中，集成10點觸控屏的可折疊AMOLED顯示屏成為了展會的焦點。眾多的柔性屏的出現讓大家對面板的未來充滿了想象空間。因為在三星、LG推出了曲面屏的手機后，蘋果也計劃在今年推出一款曲面屏手機。另外在可穿戴領域柔性顯示的應用也有更廣闊的空間，由于柔性顯示不僅注重于集成度和性能的提高，而且注重向超輕、超薄、耐摔、耐沖擊、可以折疊、撓曲以及形狀不規則等方向發展，構造分布式主動系統，所以肯定會開創許多新的電子應用領域。

中國廠商力圖打破壟斷

相關資料顯示，作為新型顯示發展方向之一，AMOLED在高端智能手機及可穿戴設備等智能終端市場的應用前景廣闊。特別是在移動終端面板領域，柔性AMOLED有望到2020年在整個AMOLED產能中占比可達65%以上，其中2017年和2018年是柔性AMOLED增速最快的兩年。

AMOLED有望成為新一代顯示技術，也為中國顯示產業提供了良好的發展機遇。

由于韓國在AMOLED領域布局較早，以三星為首的韓系廠商在AMOLED領域具有先發優勢。目前，全球AMOLED顯示產品的技術和產能主要由三星等韓系廠商壟斷。2016年三星在全球中小尺寸OLED顯示面板領域的市場份額達到96%左右。預計到2019年，韓國占比仍有71%，所以韓國在未來一段時間內將繼續保持在AMOLED的領先地位。

AMOLED有望成為新一代顯示技術，也為中國顯示產業提供了良好的發展機遇。中國是全球具有最大潛力的AMOLED應用市場。為了打破韓國幾乎獨占AMOLED市場的狀況，并爭奪迅猛增長的中國市場，許多中國廠家開始將目標轉向AMOLED顯示技術，包含京東方、華星光電、和輝光電、天馬微電子等企業都紛紛加大在AMOLED生產線的投資。

比如國內顯示巨頭京東方（BOE）最近在柔性顯示上動作頻頻。2017年5月，國內首條6代柔性AMOLED生產線——京東方成都6代柔性AMOLED生產線投產，設計產能為每月4.8萬片玻璃基板（1850毫米×1500毫米），主要生產高端手機及新興移動產品的柔性顯示屏。據悉，這條京東方成都的6代線，采用塑膠基板代替玻璃基板，并采用柔性封裝技術，可實現顯示屏幕彎曲和折疊，產品可應用于智能穿戴、手機、平板電腦、車載顯示等領域。京東方另一條6代柔性OLED生產線已于去年12月在綿陽動工，預計2019年量產。

2017年6月13日，總投資350億元的華星光電第6代柔性AMOLED生產線在武漢光谷動工，這將是國內第一條主攻折疊顯示屏的面板線，預計2019年投產，2020年一季度量產。華星光電第6代柔性AMOLED生產線項目，規劃月產4.5萬大片玻璃基板，主要生產3英寸～12英寸高分辨率柔性和可折疊式智能手機用顯示面板，預計滿產后，年產出近116萬平方米AMOLED智能手機顯示面板。

此外，在中國企業的陣營里，天馬武漢6代AMOLED線、和輝光電上海6代AMOLED線、信利安徽6代AMOLED線、國顯6代AMOLED線，分別計劃在2018年二季度、2019年二季度、2019年四季度、2019年二季度投產。所以到2018年甚至2019年，中小AMOLED屏會實現產能的快速增長。

業內人士預測，隨著上述多家中國企業的共同發力，中國內地企業在全球AMOLED手機屏的市場份額，將從2017年的3%，到2018年增長到9%，2019年達18%，2020年繼續增長到28%，2021年進一步提升至35%。也就是說，四年后，中國內地企業將在全球AMOLED手機屏市場占有超過三分之一的份額。

不過，中國已量產的AMOLED屏主要集中在5英寸、5.5英寸HD（高清）和FHD（全高清）的級別，在大尺寸、高分辨率等方面還存在缺少技術積累、生產良率不高的問題。另外，目前國內小批量量產和新建的AMOLED生產線，實現大規模量產的時間節點主要在2018年下半年，時間上比較靠后。除此之外，對上游資源購買成本高，并且不能保證材料大規模購買，將是目前中國內地AMOLED廠商面對的一個棘手問題。

柔性顯示的更多應用方向

柔性顯示材料具有超低功耗、可彎曲、超輕薄設計、耐用性以及便攜性等優勢，首先滿足的就是大量可穿戴設備對于屏幕顯示的需求。目前以智能眼鏡、智能手表、健康監視腕帶為代表的可穿戴設備，正在成為繼電視、電腦、手機之后的“第四平臺”，這些可穿戴設備是繼智能手機之后下一個爆發性增長點。蘋果、谷歌、微軟、亞馬遜和臉譜五大平臺及相應開發者都競相進入可穿戴設備領域，后臺數據及前端檢測傳輸更加完善時，可穿戴設備將會變成主流。

根據最新數據統計，消費者在移動設備上點擊和分享內容的行為是桌面電腦的兩倍。隨著社交網絡的快速發展和可供分享數據的爆增，肯定會引起消費者對可穿戴設備上屏幕性能的關注。可穿戴設備的主流應用包括信息娛樂與社交分享、醫療及健康監測、軍用及工業應用等類型。柔性顯示屏幕可以應用在目前可穿戴設備的各種產品形態中，包括以手腕為支撐的手表類；以腳為支撐的鞋類，包括鞋、襪子或者將來的其他腿上佩戴產品；以頭部為支撐的眼鏡類，包括眼鏡、頭盔和頭帶等，以及智能服裝、書包、拐杖、配飾等各類非主流產品形態。

除了可穿戴設備，柔性顯示還有很多新的應用。比如把柔性電子集成到家居產品中，如沙發、地毯、墻壁、桌面上，你看不到它，它也不影響原來的設計，但是它又無處不在，可以隨時交互、操作。我們還可以把它用在跟建筑業和房地產相關的建材和裝飾材料中，這樣就可以誕生很多新興的建筑和裝飾形式，并使我們的生活變得更加智能化和時尚化。

在傳統的消費電子領域，柔性顯示的應用空間也非常大。中國的柔宇科技已經做出了集成柔性顯示屏幕的水杯和臺燈，最近又開始與歐普的合作，準備推出一些帶有柔性人機交互方式的智能臺燈。

除了在消費電子行業的應用，柔性電子這種新的人機交互方式也可以應用于汽車、航空領域。比如原來整個汽車的中控屏幕是由一塊顯示屏和一些物理按鍵組成的，當用柔性顯示集成的方式將它們重新整合在一起后，可以讓汽車除了擋位仍然保持物理的性質，其它都是柔性界面，不再保留物理按鍵了。這樣一體化成形的方式，既能把成本做到更低，又能使物品變得更加美觀、時尚。此外，在飛機上，柔性顯示屏幕可以集成到旅客前面的椅子背面、前面的中控操作臺，以及飛行顯示系統中。

柔性顯示技術還可以進一步應用于柔性通信、柔性醫療等方面。比如在柔性顯示器、柔性掃描儀、電子紙、盲人閱讀設備、飛機的智能蒙皮等大面積場景中就有許多應用價值；通過其優異變形性能的改變，還可以用在柔性照明、仿生電子眼、柔性傳感器和驅動器等方面。

柔性顯示屏如果在應用端向上突破，可以對整個電子產業鏈產生影響，并對整個消費類電子制造業帶來系統的影響。

柔性電子重塑整個產業鏈

世界上的電子顯示市場廝殺異常激烈，早已成為一片紅海。想要在其中謀求發展，柔性顯示材料正在成為一個新的焦點。雖然此前也有改變手機外觀設計形態的柔性OLED應用，比如曲面玻璃等，但是這種應用只是用3D固定曲率的蓋板將柔性OLED保護起來，成為應用在手機上的一個不可形變的結構件，對手機顯示領域的沖擊其實并不太大。但是可反復折疊的柔性顯示屏如果應用在手機或者平板電腦上，帶來的沖擊將是巨大的。因為柔性顯示屏如果在應用端向上突破，可以對整個電子產業鏈產生影響，并對整個消費類電子制造業帶來系統的影響。

如何來分析這種影響以及評判柔性顯示技術乃至整個柔性電子對消費電子行業的沖擊，成為企業界和科技界面臨的共同課題。本刊的新經濟研究室通過系統分析發現，柔性顯示技術所影響的范圍，不僅包括各種結構材料，還有與之相關的設計方法、人與軟件的交互方式以及相關的整個產業鏈。

IDC預測，在柔性顯示技術的帶動下，全球可穿戴設備2017年的出貨量將達到8000萬臺，而2019年的出貨量將達到1.26億臺，這意味著大約45%的年增長率。

如果柔性顯示技術系統在智能手機領域得到成熟應用，將會顯著改變智能手機的形態。其可以彎曲的特征將會讓手機整合到更多的產品體系中，甚至可能成為我們可穿戴應用產品的一部分。這方面所帶來的影響如果放大來看，將會再造整個智能手機行業。一個明顯的例子是，當年美國蘋果公司用一塊觸摸屏，不但改變了智能手機的發展歷史，還通過這種新型的交互方式延伸到其它電子產品和電腦領域。這種改變不但徹底讓人們的生活與交流方式脫離了原來的傳統手段，催生了新型的移動互聯網經濟，也同時讓與手機制造業相關的很多企業因為這個改變而失去生存空間，很多企業都因為沒能融入蘋果的產業鏈而被行業清洗掉。比如，觸控屏取代按鍵后，讓很多原來生產按鍵的企業消失；金屬機殼取代塑料機殼，讓很多塑膠件加工企業和塑膠機械設備廠商轟然倒下；APP設計流行后，讓很多依靠傳統彩信甚至是短信附加業務的公司頓時消失。

這確實是未來中國整個手機制造業乃至整個消費電子產業需要警醒的問題。

現在，蘋果正在進行柔性化設計。此外在美國政府的支持下，位于硅谷的幾家半導體和電子元件制造商正在重新思考電路板的設計。據悉，借助一種名叫柔性混合制造（flexible hybrid manufacturing）的生產工藝，這種新型的電路板非常輕薄，而且可以隨意彎曲變形，不會影響電信號傳導效率。硅谷一家柔性電路板研究機構NextFlex表示，目前一項關鍵性技術已經被美國多家半導體公司掌握。借助目前已有的多項技術和工藝，他們生產出來的多層半導體晶元已經相當薄，而且可以像紙一樣隨意彎曲。

如果蘋果真正地突破電子產品柔性化，那手機全行業與結構件相關的企業，以及被新交互方式沖擊的功能件相關企業，也同樣會遭遇到與按鍵生產企業和塑膠件加工企業相似的命運。目前，中國在整個消費類電子制造業產業鏈中承擔最多的是結構件的生產與制造，而技術稍微復雜的功能器件，中國企業的設計能力和生產能力仍然屬于短板，多數需要進口。因此，如果外國品牌在柔性電子產品上取得突破，最終勢必將對中國的整個智能手機設計、制造、加工、組裝、售后等環節產生重大影響。

僅僅從穿戴設備的發展來看，AMOLED低功耗能夠解決穿戴設備的續航痛點，而柔性曲面能夠將穿戴設備外形和體積做出差異化。IDC預測，在柔性顯示技術的帶動下，全球可穿戴設備2017年的出貨量將達到8000萬臺，而2019年的出貨量將達到1.26億臺，這意味著大約45%的年增長率。

柔性電子正在重塑整個產業鏈。其發展不僅關系到千萬級別的產業工人的工作機會，還關系到中國整個消費類電子制造業的發展。而且這種影響如果與制造業的自動化、智能化以及制造業轉移結合在一起，將是整個產業發生革命性變化的又一次導火索。