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曲面面板历程:OLED搭配塑材曲面进化史

admin 2014-09-25 0
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 曲面面板

 

穿戴式设备的流行,带动了曲面与可挠式显示面板的市场需求,而智能移动设备所必备的触控功能,各厂商也使出浑身解数,发 表自家的曲面(curved)、可卷曲式(rollable)、可弯曲(bendable)、可折叠(foldable)等可挠式(flexible)面板技术与触控解决 方案,使得曲面触控功能得以在中小尺寸终端产品中实现。在三星note4的发布会上,其中亮点之一就是曲面屏,接下来我们来看 看这些曲面及可挠式触控面板的技术与发展趋势。

 

曲面显示技术电子纸开启先河

 

曲面显示技术,可以让智能移动产品赋予更多想象空间。据调研机构touchdisplayresearch的研究显示,平面或曲面的穿戴式设 备将于2023年突破3000万部,其中曲面触控显示市场将于2023年突破270亿美元大关。因此曲面触控显示技术,近年来又成为各界 开始注重的话题。

 

早在1974年,xerox(全录)的parc研究中心(现为parc研究中心公司)的研究员nicksheridon,开发了第一代电子纸(epaper)显示技 术,开创了曲面显示技术的先河。其原理与特色就是在带电荷的小球中,一面涂上白色,另一面涂上黑色,透过电场改变来使小 球上下转动,以呈现黑白两色的画面。该技术一直到2003年,xerox才创gyricon子公司来将其电子纸技术商业化,亦为后续所知 的gyricon技术,但其商业化脚步太慢,2005年gyricon公司即结束营运。

 

而2004年美国陆军在asu(亚利桑那州立大学)设置了fdc(柔性显示器中心),并与hp(惠普)技术合作,在2008年首度发表了柔韧不 易碎的电子纸显示器原型。asufdc后来转向投入oled显示,随后于sid2012发表最大的oled可挠式全彩显示面板,尺寸为7.4英寸 ,由混合氧化物薄膜电晶体(mixedoxidetft)研发而成。

 

asu强调,该面板材料可让生产厂商能重复使用既有生产线来生产,不需额外投资其他设备,更符合成本效益。其面板的pen(聚萘 二甲酸乙二醇酯)薄膜基材,便是采用日本teijindupontfilm(帝人杜邦薄膜)公司的teonex产品,具耐热性和表面平滑性,并快速 导入量产。

 

在2000年成立的英商plasticlogic,专精于聚合物电晶体与塑胶电子领域,并生产彩色和单色的塑胶可挠式显示器,采自家专利的有机tft(otft)技术,具摔不破、可扭曲等能力。该公司于2004年推出自己的塑胶屏幕,可应用在报纸、电子书等产品,并在 2010年宣布将推出自己的que电子书(但后来计划取消)。

 

随着公司策略改变,2013年plasticlogic开始推出单色电子纸技术(即元太科技的eink技术)与彩色oled显示技术的各种软式显示产品,并于东京展示出由16片10.7英寸的单色可挠式显示器所组出来的42英寸超大软式屏幕原型产品。

 

在前面几家公司研发成果的累积下,2004年加拿大皇后大学humanmedialab(人类媒体实验室)开始进paperwindows开发计划,并于2007年公布有机人类界面(organicui;oui)新名词,用以形容操控非平面/非刚性显示技术的电脑产品,此名词亦被纳入acm(电脑协会)的期刊内。

 

该实验室于2010年与asufdc合作,开发出paperphone——全球首支电子纸显示的手机,透过手势来操控。该实验室亦与paperlogic及intel合作,在ces2013发表可挠式pc与多屏幕电子纸平板电脑原型机papertab,随后4月再加码发表morephone—— 世界第一支可挠智能原型手机,可透过触控或弯曲屏幕的方式来操控电脑。

 

其他可挠电子纸技术研发部份:友达在2009年曾发表其与sipix(达意科技,2012年已并入元太科技)合作的可挠电子纸技术;LG也在2010年展出其19英寸可挠式e-paper原型产品;而sony则是在2014年发表13英寸电子报纸(采einkmobius技术)。

 

oled搭配塑材曲面显示进化

 

在移动设备大量采用flexiblepcb(软式印刷电路板)时,也有厂商尝试以塑胶代替tft的玻璃,让既有的tftlcd、oled也具备可挠 特性,成为2005年之后各科技大厂竞相投资的显示面板技术,正式产品在2010年之后才陆续上市。

 

2011年nokia展示其kinetic可挠式oled面板以及概念手机,可透过弯曲的幅度来控制手机,但未正式量产。随后在sid2014展与sel(半导体能源研究所)afd(advancedfilmdevice)公司展示其可双折、三折的5.9英寸手机oled显示面板,分辨率达1280x720, 249ppi。

 

该产品采用特殊面板制造技术,在彩色滤光片、oled和tft面板层之间夹入密封剂和可弯曲底层基板,使其弯折时最短半径达2mm 、4mm,并可承受10万次折叠。虽然产品比两大韩系面板厂还晚到,但据悉苹果将可能采用其技术,应用在穿戴式产品上(如 iwatch)。

 

sony早在2005年便与理研(riken)合作,投入可挠式显示技术的研发。自2007年推出世界首部oledtv之后,其在2010年展示其4.1 英寸可卷曲式的以otft驱动之oled显示面板,随后2012年展示9.9英寸oled可挠式面板,具备960x540,111ppi分辨率。曲面显示技 术练兵成熟之后,便在ifa2013展出世界首部65英寸曲面led电视,搭配自家triluminos原色显示技术,呈现出更逼真的画质。但手机则尚未有曲面屏幕的推出计划。

 

三星取得oled技术后,其contourdisplay曲面玻璃屏幕于2010年首度出现在与google合作的nexuss曲面手机上,采4英寸superamoled平面面板,配置曲面玻璃来达成。随后三星于ces2011首度发表了真正可挠式amoled4.5英寸面板。

 

三星曾于2010年并购具ewd(electrowettingdisplay,电湿润显示)技术的liquavista公司,因迟迟无法将ewd技术商业化,后来于2013年再转售给amazon,自己则专注在oled的研发。其可触控小尺寸产品命名为superamoled;至于可挠式触控面板则命名为youm,于ces2013首度公开;随后在8月发表kn55s9c曲面电视(55英寸oled);10月发表全球第一支galaxyround曲面手机(采5.7英寸amoled多点触控面板),并在mwc2014展发表gearfit智能手环(采1.84英寸曲面amoled触控面板)。

 

OLED搭配塑材曲面进化

 

但其面板虽可弯曲,但机身却不可弯曲,故不能称为可挠手机/手环。近期于2014年7月再发表u7800(78英寸)与u6000(55英寸)系列的曲面电视,具有曲面与平面两种选择,采4200r黄金曲率设计。

 

后发先至的LG,在可挠式面板的研发上主要以poled(plasticoled)为主,具备超轻薄特性,展现其曲面显示技术的领先地位。在ces2013发表55ea9800曲面电视(55英寸oled),以仅4.3mm的机身厚度赢得市场惊艳;在10月也发表gflex可挠式手机(采6英寸poled 多点触控面板),700r的曲率半径,其机身具备曲面韧性抗压且有自愈能力,搭配可弯曲电池设计,故LG称之为世界首支可挠式手机。

 

LG近期2014年7月发表105英寸的21:9弧形电视,采高超宽屏幕显示,以回敬对手。此外,LG在2014年7月更发表18英寸“半透明”oled可挠式显示面板,分辨率1200x810,具30%透明度,挠曲半径达3mm,将带动未来透明可挠显示面板的新应用。

 

至于华硕则是在computex2014展示世界首部32英寸led曲面显示器概念产品,具2560×1440,wqhd分辨率,跟大厂一同加入曲面显示的热潮。

 

可挠式触控技术软板替代性方案

 

自2013年起,曲面屏幕产品正式开打,各业者便提出不同的触控解决方案。以三星galaxyround为例,其采用on-cell触控技术,搭配玻璃基板。而LGgflex则是搭配塑胶基板。苹果则在2010年申请“曲面触控感应器”制作工法专利,并在2013年底正式公布。

 
该技术采自家薄膜导体叠层设计,在基板上先覆盖导体薄膜,然后透过压印程序,将基板改变成弧形之后,再经高温加热固定成曲面形状,这种工法可确保触控感应层不易变形,以生产波浪状的可挠式触控屏幕,并应用在自家的手机、平板、电脑等产品上。

 

除了上述大厂的解决方案以外,各业者也提出各种曲面触控技术,象是采用ito(氧化铟锡)替代品,来降低材料成本,同时以薄膜软板来提供可挠式解决方案。例如:宇辰光电(eturbotouch)和明兴光电(unidisplay)皆发表ofs(onefilmsolution,单薄膜方案) 的可挠式触控面板,采用cambrios的纳米银来取代ito材料;宸鸿(tpk)则是透过导入可挠式基板,搭配ogs模组技术,以实现在不同曲度下展现高画质图像的能力。

 

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