柔性可拉伸顯示：未來(lái)可期

最近，LG Display 宣布推出全球首款可伸縮顯示屏，其伸縮率達到了驚人的 50%，號稱(chēng)是目前業(yè)內伸縮率最高的顯示屏。這一重磅消息，再次把柔性可拉伸顯示技術(shù)拉入人們的視野。

據了解，該原型的 12 英寸屏幕可拉伸至 18 英寸，同時(shí)提供 100ppi（每英寸像素）的高分辨率和全紅、綠、藍（RGB）色彩。與 2022 年發(fā)布的首款可拉伸顯示器原型相比，新面板的最大拉伸率從 20% 提高到 50%，增加了一倍多。

通過(guò)應用多項新技術(shù)，如改進(jìn)隱形眼鏡中使用的特殊硅材料基板的性能和開(kāi)發(fā)新的布線(xiàn)設計結構，LG Display 提高了面板的可伸縮性和靈活性，超過(guò)了最初國家項目設定的 20% 延伸率目標。此外，通過(guò)使用高達 40μm（微米）的微型 LED 光源，新原型的耐用性得到了加強，這意味著(zhù)它可以反復拉伸超過(guò) 10000 次，即使在暴露于低溫或高溫以及外部沖擊等極端環(huán)境中也能保持清晰的圖像質(zhì)量。

可拉伸顯示器不僅輕薄，還能粘附在衣服和皮膚等不規則曲面上。LG Display 展示了許多可拉伸顯示器的應用概念，包括可拉伸成凸起形狀并可用手操作的汽車(chē)面板，以及附在消防員制服上提供實(shí)時(shí)信息的可穿戴顯示器。實(shí)際上，目前眾多顯示面板企業(yè)正在致力于為柔性顯示，包括可拉伸顯示技術(shù)打造可持續發(fā)展的未來(lái)顯示生態(tài)系統。

什么是柔性顯示技術(shù)？

柔性電子是一種將電子器件制作在柔性/可延性基板上的電子技術(shù)。這種技術(shù)相較于傳統電子具有更大的靈活性，能夠適應不同的工作環(huán)境并滿(mǎn)足設備的形變要求。傳統電子器件通常是制備在厚度 1 毫米左右的玻璃和塑料印刷電路板上，或者硅基器件是制備在硅片上，因此這些器件硬而脆且不可變形。柔性電子器件則采用厚度只有幾微米到幾十微米的塑料薄膜作為基板，或者采用彈性橡膠薄膜作為基板，柔性硅基器件中采用的硅片厚度也只有十幾微米。因此，柔性電子具有優(yōu)異的靈活性、柔軟性以及延展性，可保證電子產(chǎn)品在彎曲、折疊、卷曲、壓縮、拉伸等狀態(tài)下正常運行。新結構和新形態(tài)使柔性電子涉及新的材料及制造技術(shù)，產(chǎn)生了新功能，在柔性顯示、柔性照明和柔性能源等領(lǐng)域形成新的應用。

柔性電子有著(zhù)廣泛的應用場(chǎng)景，比如一些可穿戴顯示器、生物醫學(xué)應用和軟體機器人等，如果可以彎曲、扭曲和拉伸，就能帶來(lái)特殊的功能用途或產(chǎn)品體驗。

而在柔性電子中，柔性顯示展示出了廣泛的應用前景。柔性顯示器件是由柔軟材料制成的可變形、可彎曲、可折疊的顯示裝置，相較于其他顯示器件，具有低能耗、超輕薄、不易破碎且形狀可變等顯著(zhù)特點(diǎn)。目前，實(shí)現柔性顯示的主要技術(shù)包括有機發(fā)光二極管（OLED）、電子紙（e-Paper）、液晶顯示器（LCD）等技術(shù)，還包括量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）、Micro-LED、鈣鈦礦發(fā)光顯示器（PeLED）等技術(shù)。鈣鈦礦發(fā)光顯示器（PeLED）技術(shù)目前發(fā)展迅猛，而且中國科技工作者占據了鈣鈦礦發(fā)光顯示器技術(shù)的主導地位。

歷經(jīng)近半個(gè)世紀的發(fā)展，柔性顯示技術(shù)經(jīng)受住了市場(chǎng)的層層考驗，最終實(shí)現了極具市場(chǎng)潛力的商用價(jià)值，并逐步迎來(lái)爆發(fā)期。目前，在塑料（聚合物）基底上構筑 OLED 的柔性顯示技術(shù)已被廣泛應用于折疊手機、折疊計算機、曲面電視、無(wú)人駕駛汽車(chē)、環(huán)繞屏音箱、VR 游戲機等終端產(chǎn)品上，未來(lái)將會(huì )誕生更多的智能產(chǎn)品，以更「柔和」的形態(tài)和更「柔性」的方式融入人類(lèi)生活的方方面面。

可拉伸顯示的技術(shù)路線(xiàn)

柔性顯示包含了多折、360°折、滑卷、可拉伸等形態(tài)。有專(zhuān)家認為，可拉伸顯示被認為是柔性顯示的終極形態(tài)。普通的柔性顯示為單一方向彎曲特性，而可拉伸顯示為任意方向可變型，相當于從一維變形升級為二維甚至三維變形，一定程度上滿(mǎn)足真三維顯示的需求，但同時(shí)對材料、面板結構設計、工藝等提出了新的要求。在這種顯示器中, 導體、半導體以及基板都可以被延展、拉伸。這樣的顯示器肯定需要一些新穎的材料，但最大的障礙是如何設計可拉伸的材料來(lái)封裝這些設備，并保護其免受潮濕和氧氣的破壞。

這也使得可拉伸顯示屏技術(shù)近年來(lái)頗受關(guān)注。實(shí)際上，可拉伸顯示屏技術(shù)確實(shí)早已存在，并且已經(jīng)基于 OLED、Mini LED、Micro LED 等多種技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了深入研究和開(kāi)發(fā)。

OLED 技術(shù)路線(xiàn)

OLED（有機發(fā)光二極管）技術(shù)具有自發(fā)光的特性，且可以實(shí)現柔性顯示。在可拉伸顯示屏領(lǐng)域，OLED 技術(shù)展現出了巨大的潛力。通過(guò)特殊的結構設計，OLED 顯示器可以在拉伸時(shí)保持發(fā)光區域的完整性和性能。例如，韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）、ETRI 和東亞大學(xué)的研究人員提出了一種新的可拉伸 OLED 顯示架構，該架構基于 3D 形式，包括既充當有源發(fā)射區域又充當互連器的隱藏部分。隨著(zhù) OLED 顯示器的拉伸，這些隱藏區域會(huì )彈出到位并增加 OLED 的發(fā)光區域，從而補償拉伸后的分辨率損失。

早在 2017 年，三星就展出了全球首款可拉伸 OLED 顯示器。三星曾表示，這款可伸縮的 OLED 顯示屏是獨一無(wú)二的，并且具有在兩個(gè)方向上彎曲的能力，而它也不同于現有的柔性顯示器，因為它們可以?xún)H沿一個(gè)方向彎曲。

Mini LED 技術(shù)路線(xiàn)

Mini LED 作為 LED 技術(shù)的一種，具有更小的像素尺寸和更高的亮度。在可拉伸顯示屏領(lǐng)域，Mini LED 技術(shù)可以通過(guò)特殊的陣列設計和驅動(dòng)電路來(lái)實(shí)現拉伸功能。

2022 年，LG Display 在韓國政府的資助下推出了全球首款高分辨率可拉伸顯示器原型。該顯示器具有 20% 的可拉伸性、100ppi 的分辨率和全 RGB 色彩。這是一款 Mini LED 顯示屏，由類(lèi)似于隱形眼鏡中使用的特殊硅制成，使其具有橡皮筋狀結構。像素間距小于 40μm。

然而，與 OLED 相比，Mini LED 在柔性顯示和拉伸性方面可能存在一定的挑戰。盡管如此，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，Mini LED 在可拉伸顯示屏領(lǐng)域的應用前景仍然值得期待。

Micro LED 技術(shù)路線(xiàn)

Micro LED 技術(shù)作為 LED 技術(shù)的另一種形式，具有更高的分辨率、更低的能耗和更長(cháng)的使用壽命。在可拉伸顯示屏領(lǐng)域，Micro LED 技術(shù)也展現出了巨大的潛力。

2021 年，柔宇科技在「國際顯示周」發(fā)布了自主研發(fā)的 micro LED 彈力柔性屏技術(shù)。根據當時(shí)的宣傳顯示，柔宇自主研發(fā)的可拉伸彈力柔性屏技術(shù)突破了此前業(yè)內彈力柔性顯示領(lǐng)域的設計、制程等難題，彈性拉伸度高達 130% 的和像素密度（PPI）達到了 120。

2022 年，韓國科學(xué)與信息通信技術(shù)部下屬機構韓國機械與材料研究所 (KIMM) 成功開(kāi)發(fā)出一種新的可拉伸元顯示技術(shù)，為世界上第一次實(shí)現可拉伸至 25% 且圖像不失真的顯示器。自然界中的大多數可拉伸材料，例如橡膠，在縱向拉伸時(shí)都會(huì )出現寬度收縮，從而導致圖像失真。到目前為止，在基于橡膠的可拉伸顯示器的情況下也是如此。而 KIMM 研究團隊巧妙的通過(guò)使用具有自然界不存在的獨特機械性能的超材料的設計和制造技術(shù)實(shí)現了圖像不失真。

在今年的國際信息顯示器大會(huì )上，三星展示了一款 Micro LED 顯示屏，它不僅能實(shí)現裸眼 3D 效果，還能自由拉伸，達到 25% 的伸縮率，還保持著(zhù)每英寸 120 像素的高分辨率。這種屏幕的質(zhì)地類(lèi)似橡膠，能夠在形狀自由改變后恢復原狀，提供了前所未有的多功能性。最近 LG Display 發(fā)布的可拉伸至 50% 的柔性顯示屏也是基于 micro LED 技術(shù)。

可拉伸顯示屏技術(shù)已經(jīng)基于 OLED、Mini LED、Micro LED 等多種技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了深入研究和開(kāi)發(fā)。每種技術(shù)路線(xiàn)都有其獨特的優(yōu)點(diǎn)和挑戰，未來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，可拉伸顯示屏將在更多領(lǐng)域得到廣泛應用。

商業(yè)化逐漸打通，應用前景廣闊

三星表示，可拉伸顯示器被認為是下一代顯示器，其具有類(lèi)似橡膠的質(zhì)地，即使其形狀自由改變，也能恢復到其原始形狀。如有必要，平面屏幕可以在三個(gè)維度上突出并用作按鈕，或者應用于衣服、家具或建筑物等不規則表面，以提供新的用戶(hù)體驗。

可拉伸屏幕有許多潛在應用，例如可穿戴技術(shù)、健康監測設備，或先進(jìn)車(chē)載顯示器?？衫煅b置的傳統設計包含由互聯(lián)器連接的剛性「島」陣列，拉伸會(huì )導致整體分辨率、像素密度和工作區損失，這限制了其在可穿戴顯示和生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用。人們目前尚未找到在拉伸時(shí)保持此類(lèi)屏幕效率和分辨率的解決方案。

可拉伸彈力柔性屏將徹底打破了物理表面的限制，實(shí)現了一定程度的形變，顯示屏幕的應用場(chǎng)景也會(huì )再一次得到擴展。例如與彈性布料、彈性仿生材料組合，可以讓服裝、仿生機器人保持靈活變形的同時(shí)，在表面顯示圖像、視頻，成為交互界面。未來(lái)在仿生、醫學(xué)健康、智能服飾、智能交通等領(lǐng)域，彈性顯示技術(shù)帶來(lái)的智能交互應用將不勝枚舉。

可拉伸屏幕儼然成為各大企業(yè)的下一個(gè)目標。不難看出，「可伸縮」是未來(lái)顯示主流。不過(guò)，產(chǎn)品從概念走向量產(chǎn)，需要長(cháng)期的研發(fā)和驗證，以降低成本和提高良率品質(zhì)?？衫祜@示產(chǎn)品作為一種創(chuàng )新產(chǎn)品，距離真正落地應用，面臨的挑戰不小。