第2章 屏：打开智能时代新窗口

第1节 柔性显示：如何引领下一代屏幕变革

智能时代下，屏幕究竟具有怎样的意义？

如果说芯片是智能时代的大脑，那么屏幕则是智能时代的眼睛，更是智能化技术通向实际应用的窗口。我们用计算机工作，用智能教学设备学习，用手机购物，无一不是通过屏幕与智能系统进行交互。

但是，随着科技进一步发展，我们对智慧化的需求急剧增长，同时也对屏幕的体验感提出了更高的要求。如何打造新一代显示技术？这又能带来什么实际价值？这些问题成了当下屏幕领域革新的关键。

可折叠的屏幕

1897年，德国物理学家卡尔·布劳恩设计出了世界上第一个阴极射线管。随后30年，这项技术不断进化，第一台电视随之诞生。屏幕从此打开了智慧的大门，带我们去往任何想去的地方。

20世纪60年代，液晶显示屏（LCD）显示技术得到了大力发展，更亮丽、更轻薄以及更节省能源的液晶显示屏逐渐取代了传统的阴极射线管屏，并开始大范围普及。目前我们使用的大部分计算机、手机等智能设备屏幕都是采用的LCD显示技术。

智能时代不断创造出新的应用场景，我们对屏幕的需求也不仅仅局限于画面品质的提升，更需要它在形态上做出改变。柔性显示技术显然正在开启新一轮的屏幕技术变革。而从智能产品的迭代过程来看，这场柔性变革需要通过三个阶段来完成：

第一阶段是打造固定曲率的柔性屏。就是指屏幕虽然有曲面特性，但是这个曲面是固定的，用户不可控制。我们可以看到，现在很多的电竞计算机都是采用符合人体视觉感官的曲面屏，还有华为近两年主打的“3D曲面屏”手机，都是固定曲率屏的代表。

第二阶段是实现屏幕的可卷曲、可折叠。比如华为的Mate X以及三星的可折叠式手机Galaxy Fold，都采用了折叠屏技术。折叠屏的核心在于需要将屏幕的弯曲半径控制在0.5～3毫米，同时对结构设计提出了更高的要求。

第三阶段则是实现可任意折叠拉伸的全柔性显示。即在折叠屏的基础之上开发更多的形态，比如水滴折叠、U形折叠或者像叠纸般可多次折叠的屏幕，可以根据用户的需求自动调节。

虽然就目前来看，第一、二阶段的产品已经普及，第三阶段的技术也日趋成熟。但是对屏幕而言，柔性显示屏的研发与制造仍充满挑战。如何高效量产以及结合市场需求打造更好的终端产品，还需持续探索。

关键的柔性材料

柔性显示技术所带来的价值是跨时代的。

柔性显示屏或传感器的特征不只是形态柔，还有轻薄与坚韧，每种特征都能衍生出新的价值。比如在汽车中应用，柔性屏除了能实现个性化的外观定制外，还能保证在受到撞击后不易碎裂，它的柔韧性将会成为未来车载显示屏的核心需求。

而在航空航天当中，柔性屏“轻”的特点相比传统的显示屏可以节省很多燃油成本。民航局的数据统计，一架300个座位的飞机，如果将座椅后面的娱乐系统的显示屏换成轻薄的柔性屏幕，一年平均能节省约800万元的燃油费。

那么这种“轻柔且坚韧”的技术，最大的壁垒是什么呢？实际上，柔性显示技术的原理不复杂，就是一个光电转换的过程，但是它对柔性材料的生产工艺与精度标准要求极高。就拿折叠屏举例，屏幕本身的厚度要求是小于1毫米，所以发光材料、化学层以及光学薄膜层等构成屏幕的电子元器件，都必须是柔性材料，而且需要加工到超薄。

在这方面，3D打印其实是一种解决方案。3D打印不但能够打印由有机小分子聚合而成的柔性发光片，还能够通过点胶工艺制备电极层，可以在一定程度上实现柔性材料的量产。

关键难点在于封装技术。封装是屏幕生产的最后一个环节，封装质量直接影响终端屏幕的品质。在传统液晶屏上，由于形态是固定的，封装面对的环境相对稳定；而柔性的有机材料更容易发生氧化和水解，从而导致显示故障，所以对封装技术精度要求更高，需要多方位防护，尤其要注重对水氧的阻隔。

京东方采用的多层薄膜封装技术解决了这一难点。它通过将每个无机层和有机层搭配并交替叠加，形成统一均匀的层级，这种方式封装的柔性屏幕不但性能佳，而且韧性强。京东方官方发布数据显示，采用多层薄膜封装的新型柔性手机屏，可折叠20万次而不出现折痕。

未来，随着3D打印与封装技术的进一步结合，直接打印出柔性屏幕的成品也将成为可能。

低200℃的换道超车

IBM用廉价计算机取代了昂贵的UNIX小型机，苹果用智能手机终结了功能机时代，而SpaceX用可回收火箭颠覆了传统卫星发射技术……所有的事实都在告诉我们，只有自主创新才能实现换道超车。

长久以来，中国都在努力解决“缺芯少屏”与“进口替代”的高端制造问题，而如今随着柔性显示技术的持续发展，“中国屏”也开发出了新的超车道。

我们所说的柔性屏幕，其实就是看起来像保护膜一样的一层塑料薄膜，把它放在显微镜下，肉眼就能看到屏幕内部是由近百层不同功能的微纳米材料、数千万个晶体管集成电路器件以及发光器件组合而成的。

以三星屏幕为代表的传统技术，其元器件大多采用多晶硅材料，其制造工艺对环境温度的要求是必须在400℃以上。所以三星的技术方向一直是研究如何能在高温下生产出符合光电学性能的显示屏。但难点在于，高温下使用硅基工艺加工柔性材料的良率较低。这是技术矛盾，也是巨头包袱。

智能时代下，突破性的技术创新迎来了历史机遇，中国屏找到了一条在材料体系、工艺路线上和传统技术完全不同的全新路径——超低温非硅制程集成。

超低温非硅制程集成技术的核心在于，把屏幕元器件的基础材料替换成了非硅材料，这种新材料所需的环境温度比传统多晶硅材料工艺低了200℃。

别小看这低下来的200℃，它不但破解了高温下材料和工艺不稳定的问题，还通过低温集成技术极大地优化了生产工艺，减少了原本需要的高温脱氢、离子注入与激光结晶等复杂工序，大幅降低了生产成本，缩短了生产周期，并提高了生产良率。

在全柔性显示屏和全柔性传感器领域，超低温非硅制程集成技术实现了多个世界级的里程碑式突破，也让“中国屏”实现了换道超车。

柔性显示技术引领的屏幕变革已经来到深水区。新材料开发、封装技术升级以及超低温集成工艺突破等，让柔性显示技术提升到了一个新的高度，但最终如何走向市场，还需要在更加多元的智能化场景中不断探索。