可摺疊OLED顯示屏比一般柔性OLED有更複雜的結構

可摺疊OLED顯示屏比一般柔性OLED有更複雜的結構

作者：51Touch時間：2019-03-21 來源：中國航空報

    北京時間03月21日消息，中國觸控螢幕網訊，摺疊屏手機背後的柔性OLED顯示技術。在西班牙巴塞隆納舉辦的2019世界移動通信大會（MWC）上，華為發布了首款5G摺疊屏手機——HUAWEI Mate X。折起來是手機，打開是平板，還能實現雙屏多任務交互瀏覽。

    本文來自：http://www.51touch.com/lcd/news/dynamic/2019/0321/53514.html

摺疊屏的概念出現十幾年，但如今才有摺疊屏產品問世，原因在於只有OLED顯示屏才有摺疊的可能。

柔性電子是將有機/無機材料電子器件製作在柔性/可延性基板上的新興電子技術。相對於傳統電子，柔性電子具有更大的靈活性，能夠在一定程度上適應不同的工作環境，滿足設備的形變要求。其應用橫跨航空、消費電子、醫療保健、機器人和工業自動化等多個領域。

OLED技術發明於上世紀70年代，近些年隨著對新材料等基礎研究的深入以及眾多跨國企業（如三星）對工藝研發的大規模投入，柔性OLED顯示技術才開始逐步商業化。我國90年代初開始進行OLED技術積累，但因工藝製造技術有限，大屏的成品率相對不高，這也是該款摺疊屏手機價格驚人的主要原因。與此同時，OLED顯示器的對比度高、飽和度好、能耗低、反應速率快等優勢，成為新一代顯示技術的核心。OLED顯示屏是以數千個有機電子發光二極體像素點為自主發光，不需要背光源，發光光譜較寬，光色柔和，可以有效地避免額外的紫外光與藍紫光對人眼的傷害，保證了我們的眼健康。

OLED如何製成可摺疊？

目前面板行業有兩大主流技術：傳統的薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）以及有機發光二極體（OLED），後者又包括剛性的Rigid OLED以及柔性的OLED，後者依據彎曲程度的大小，又分為可撓曲、可摺疊、可捲曲三種。

如何把剛性的OLED變成可摺疊OLED？一言以蔽之：在面板架構中捨棄玻璃，以及改用柔性材料，包括底層的基板、觸控面板材料、屏幕蓋板等。由於OLED對水氣及氧氣非常敏感，高水氧阻隔一直是製程的關鍵。可摺疊OLED受制於塑膠基板的耐溫度及隔絕水氧的效果比玻璃差，必須在軟性TFT基板以及軟性上蓋板增加阻水阻氣隔絕層，同時，在OLED發光層上也會採用薄膜封裝技術來保護OLED，或是採取跟軟性上蓋板搭配的邊緣封裝技術。

新材料及關鍵材料

PI基板及CPI膜。柔性基板主要有三種材料：塑膠、金屬箔、柔性玻璃。一般玻璃為剛性，無法彎折，但全球顯示玻璃大廠康寧投入研發可彎曲玻璃Willow Glass數年，去年也對外展示其研發的可摺疊顯示屏玻璃，但距離實際商用化仍有落差。

因此，目前在底層的基板部分，行業選擇採用塑膠類基板，主流為聚醯亞胺（PI）基板，另外在上層的屏幕保護塑膠部分，可採用無色聚醯亞胺（CPI，Colorless Polyimide）膜，如三星的可摺疊屏手機採用PI基板，供應商為日本的住友化學。

可彎折的觸控面板：ITO替代材料，金屬網格及銀納米線受矚目。銦錫氧化物（ITO，Indium Tin Oxide）具有良好的導電性與透光性，已用於大多數的觸控螢幕中，但ITO觸控線路受固有的脆性影響，在數次彎曲或較大幅度彎折後，電阻率會急劇上升，致使觸控功能失效，另外ITO在彎折時也容易斷裂，因此需要ITO替代材料。

目前替代材料有幾項技術：金屬網格、銀納米線、碳納米管技術、導電聚合物技術等，其中目前具高量產性的為金屬網格及銀納米線，行業也分為這兩大陣營。

金屬網格是在塑膠薄膜上壓制導電金屬網格圖案，以其摺疊能力而聞名，據傳已用於三星的可摺疊手機。但缺點是金屬線寬較粗，在高圖元下摩爾紋效益明顯，即在圖像上出現波紋，因此金屬網格圖樣的線寬必須下降到1微米左右。

銀納米線是將銀納米線墨水材料塗抹在塑膠基板上，利用雷射光刻技術，刻畫製成具有納米級別銀線導電網絡圖案的導電薄膜，透過單體散布中彼此的交錯重疊來完成導電性，沒有摩爾紋幹涉問題，但會有較嚴重的漫反射，即霧度（Haze）問題，因此銀線墨水的塗布均勻性非常關鍵。另外，金屬自身並不透光，採用這兩者技術的觸控模組產品的透光性將依賴於非金屬區域面積。

光學透明黏合膠（OCA，Optically Clear Adhesive）。OCA為觸控屏中用於多道貼合製程的重要材料，如兩張ITO導電薄膜（ITO Film）的對貼、ITO Film跟保護玻璃的貼合、將觸控模組跟顯示屏貼合變成觸控顯示模組等，目前業者需針對可摺疊式面板的高耐彎曲需求推出相對應方案。

圓偏光片（CPL）。一般來說，硬式OLED面板整體厚度1～2毫米，可摺疊OLED面板的厚度必須在200微米以內，為硬式面板的十分之一，但傳統的CPL厚度約150微米，對於OLED柔性應用是一項阻礙，所以行業正積極研發薄型的CPL，必須瘦身約至30微米左右。

多軸精密鉸鏈／軸承（Hinge）。可摺疊屏幕手機在屏幕摺疊處的設計大約有兩種方式，一種是採取鉸鏈的機構件設計，二是不使用鉸鏈，而是利用磁吸式結構，以及類似魔術貼、鉤和凹口等結構來配合，目前不論是柔宇、三星或華為都是採用鉸鏈式設計。

鉸鏈/軸承這類的機構件其實應用在很多的消費性電子產品，特別是筆記本（開合屏幕）、桌上型顯示屏或是電視（調整屏幕上下的角度），但用於可摺疊屏幕手機的方案則完全不同於筆記本及顯示屏，必須開發全新的結構。

量產的挑戰

應力。可摺疊屏幕是由許多材料層所構成，摺疊時，材料擠壓，容易受到應力（stress）影響而裂開。應力是指當材料受外力作用，內部產生抵抗的力量，單位面積所受的內力。為了實現該技術，必須防止面板摺疊時材料受損，包括控制每一層材料跟接觸面（摺疊區域）的應力，選擇合適的基板，確定理想的堆疊結構，以及優化剝離過程，都是關鍵挑戰。

PI基板孔洞的修補。製作可摺疊OLED面板時，會先在上面塗布PI材料，塗布時需要塗上厚厚一層，待其乾燥之後約剩下10微米，故PI材料表面容易產生諸多孔洞、不平整，所以在其上面製作OLED的良率比較差，此這個製程每一家面板廠有不同的修補方式，考驗各家業者的技術高下。

靜電放電（ESD，Electro Static Discharge）。ESD是造成大多數的電子元件或電子系統故障與損壞的原因，但塑膠基材比玻璃更容易產生靜電，在塑膠基材上製作的OLED很容易受到靜電傷害，為導致摺疊式面板生產良率低的原因之一。

因摺疊而引起面板特性變化。可摺疊OLED顯示屏比一般柔性OLED有更複雜的結構，必須克服由摺疊所引起的各種面板特性的變化也就更大，特別是克服TFT電阻變化的補償電路技術、摺疊和展開屏幕時所需的彈性，均是典型的技術難點。

曲率半徑。業界通常以「R角」來表達面板可彎曲的程度，例如，LG在2017年開發出2.5R的可摺疊面板，三星在去年展示的可摺疊屏幕手機的原型則是1.5R，另外，柔宇、華為則沒有透露其量產可摺疊屏手機的曲率半徑。目前行業的共識是要量產的可摺疊式手機至少得在3.0R以下，長遠的目標是達到1.0R，就幾乎可完全服貼對摺，因此摺疊曲率半徑不僅是面板量產上的考量重點，更是評估各面板廠技術水準高低的指標之一。過去筆記本屏幕的開合測試標準常規為2～3萬次（依機種不同），可摺疊屏手機至少得達到20萬次，因此業者正在開發高耐久度的鉸鏈，使得顯示圖像質量和表面不會出現異常。
 

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