14
作者：鹏程
最近，LG Display 宣布推出全球首款可伸缩显示屏，其伸缩率达到了惊人的50%，号称是目前业内伸缩率最高的显示屏。这一重磅消息，再次把柔性可拉伸显示技术拉入人们的视野。
据了解，该原型的 12 英寸屏幕可拉伸至 18 英寸，同时提供 100ppi（每英寸像素）的高分辨率和全红、绿、蓝（RGB）色彩。与 2022 年发布的首款可拉伸显示器原型相比，新面板的最大拉伸率从 20% 提高到 50%，增加了一倍多。通过应用多项新技术，如改进隐形眼镜中使用的特殊硅材料基板的性能和开发新的布线设计结构，LG Display 提高了面板的可伸缩性和灵活性，超过了最初国家项目设定的 20% 延伸率目标。
此外，通过使用高达 40μm（微米）的微型 LED 光源，新原型的耐用性得到了加强，这意味着它可以反复拉伸超过 10000 次，即使在暴露于低温或高温以及外部冲击等极端环境中也能保持清晰的图像质量。可拉伸显示器不仅轻薄，还能粘附在衣服和皮肤等不规则曲面上。
LG Display展示了许多可拉伸显示器的应用概念，包括可拉伸成凸起形状并可用手操作的汽车面板，以及附在消防员制服上提供实时信息的可穿戴显示器。实际上，目前众多显示面板企业正在致力于为柔性显示，包括可拉伸显示技术打造可持续发展的未来显示生态系统。
01、什么是柔性显示技术？
柔性电子是一种将电子器件制作在柔性/可延性基板上的电子技术。这种技术相较于传统电子具有更大的灵活性，能够适应不同的工作环境并满足设备的形变要求。
传统电子器件通常是制备在厚度1毫米左右的玻璃和塑料印刷电路板上，或者硅基器件是制备在硅片上，因此这些器件硬而脆且不可变形。柔性电子器件则采用厚度只有几微米到几十微米的塑料薄膜作为基板，或者采用弹性橡胶薄膜作为基板，柔性硅基器件中采用的硅片厚度也只有十几微米。因此，柔性电子具有优异的灵活性、柔软性以及延展性，可保证电子产品在弯曲、折叠、卷曲、压缩、拉伸等状态下正常运行。
新结构和新形态使柔性电子涉及新的材料及制造技术，产生了新功能，在柔性显示、柔性照明和柔性能源等领域形成新的应用。柔性电子有着广泛的应用场景，比如一些可穿戴显示器、生物医学应用和软体机器人等，如果可以弯曲、扭曲和拉伸，就能带来特殊的功能用途或产品体验。而在柔性电子中，柔性显示展示出了广泛的应用前景。柔性显示器件是由柔软材料制成的可变形、可弯曲、可折叠的显示装置，相较于其他显示器件，具有低能耗、超轻薄、不易破碎且形状可变等显著特点。
目前，实现柔性显示的主要技术包括有机发光二极管（OLED）、电子纸（e-Paper）、液晶显示器（LCD）等技术，还包括量子点发光二极管（QLED）、Micro-LED、钙钛矿发光显示器（PeLED）等技术。钙钛矿发光显示器（PeLED）技术目前发展迅猛，而且中国科技工作者占据了钙钛矿发光显示器技术的主导地位。
历经近半个世纪的发展，柔性显示技术经受住了市场的层层考验，最终实现了极具市场潜力的商用价值，并逐步迎来爆发期。
目前，在塑料（聚合物）基底上构筑OLED的柔性显示技术已被广泛应用于折叠手机、折叠计算机、曲面电视、无人驾驶汽车、环绕屏音箱、VR游戏机等终端产品上，未来将会诞生更多的智能产品，以更“柔和”的形态和更“柔性”的方式融入人类生活的方方面面。
02、可拉伸显示的技术路线
柔性显示包含了多折、360°折、滑卷、可拉伸等形态。有专家认为，可拉伸显示被认为是柔性显示的终极形态。普通的柔性显示为单一方向弯曲特性，而可拉伸显示为任意方向可变型，相当于从一维变形升级为二维甚至三维变形，一定程度上满足真三维显示的需求，但同时对材料、面板结构设计、工艺等提出了新的要求。
在这种显示器中,导体、半导体以及基板都可以被延展、拉伸。这样的显示器肯定需要一些新颖的材料，但最大的障碍是如何设计可拉伸的材料来封装这些设备，并保护其免受潮湿和氧气的破坏。这也使得可拉伸显示屏技术近年来颇受关注。实际上，可拉伸显示屏技术确实早已存在，并且已经基于OLED、Mini LED、Micro LED等多种技术路线进行了深入研究和开发。
OLED技术路线
OLED（有机发光二极管）技术具有自发光的特性，且可以实现柔性显示。在可拉伸显示屏领域，OLED技术展现出了巨大的潜力。通过特殊的结构设计，OLED显示器可以在拉伸时保持发光区域的完整性和性能。例如，韩国科学技术院（KAIST）、ETRI和东亚大学的研究人员提出了一种新的可拉伸OLED显示架构，该架构基于3D形式，包括既充当有源发射区域又充当互连器的隐藏部分。
随着OLED显示器的拉伸，这些隐藏区域会弹出到位并增加OLED的发光区域，从而补偿拉伸后的分辨率损失。早在2017年，三星就展出了全球首款可拉伸OLED显示器。三星曾表示，这款可伸缩的OLED显示屏是独一无二的，并且具有在两个方向上弯曲的能力，而它也不同于现有的柔性显示器，因为它们可以仅沿一个方向弯曲。
Mini LED技术路线
Mini LED作为LED技术的一种，具有更小的像素尺寸和更高的亮度。在可拉伸显示屏领域，Mini LED技术可以通过特殊的阵列设计和驱动电路来实现拉伸功能。2022年， LG Display 在韩国政府的资助下推出了全球首款高分辨率可拉伸显示器原型。该显示器具有 20% 的可拉伸性、100ppi 的分辨率和全 RGB 色彩。这是一款Mini LED 显示屏，由类似于隐形眼镜中使用的特殊硅制成，使其具有橡皮筋状结构。像素间距小于 40μm。然而，与OLED相比，Mini LED在柔性显示和拉伸性方面可能存在一定的挑战。尽管如此，随着技术的不断进步，Mini LED在可拉伸显示屏领域的应用前景仍然值得期待。
Micro LED技术路线
Micro LED技术作为LED技术的另一种形式，具有更高的分辨率、更低的能耗和更长的使用寿命。在可拉伸显示屏领域，Micro LED技术也展现出了巨大的潜力。2021年，柔宇科技在“国际显示周”发布了自主研发的micro LED弹力柔性屏技术。根据当时的宣传显示，柔宇自主研发的可拉伸弹力柔性屏技术突破了此前业内弹力柔性显示领域的设计、制程等难题，弹性拉伸度高达130%的和像素密度（PPI）达到了120。
2022年，韩国科学与信息通信技术部下属机构韩国机械与材料研究所 (KIMM) 成功开发出一种新的可拉伸元显示技术，为世界上第一次实现可拉伸至 25% 且图像不失真的显示器。自然界中的大多数可拉伸材料，例如橡胶，在纵向拉伸时都会出现宽度收缩，从而导致图像失真。到目前为止，在基于橡胶的可拉伸显示器的情况下也是如此。而KIMM 研究团队巧妙的通过使用具有自然界不存在的独特机械性能的超材料的设计和制造技术实现了图像不失真。
在今年的国际信息显示器大会上，三星展示了一款Micro LED显示屏，它不仅能实现裸眼3D效果，还能自由拉伸，达到25%的伸缩率，还保持着每英寸120像素的高分辨率。这种屏幕的质地类似橡胶，能够在形状自由改变后恢复原状，提供了前所未有的多功能性。最近LG Display发布的可拉伸至50%的柔性显示屏也是基于micro LED 技术。可拉伸显示屏技术已经基于OLED、Mini LED、Micro LED等多种技术路线进行了深入研究和开发。每种技术路线都有其独特的优点和挑战，未来随着技术的不断进步和成本的降低，可拉伸显示屏将在更多领域得到广泛应用。
03、商业化逐渐打通，应用前景广阔
三星表示，可拉伸显示器被认为是下一代显示器，其具有类似橡胶的质地，即使其形状自由改变，也能恢复到其原始形状。如有必要，平面屏幕可以在三个维度上突出并用作按钮，或者应用于衣服、家具或建筑物等不规则表面，以提供新的用户体验。可拉伸屏幕有许多潜在应用，例如可穿戴技术、健康监测设备，或先进车载显示器。可拉伸装置的传统设计包含由互联器连接的刚性“岛”阵列，拉伸会导致整体分辨率、像素密度和工作区损失，这限制了其在可穿戴显示和生物医学领域的应用。人们目前尚未找到在拉伸时保持此类屏幕效率和分辨率的解决方案。
可拉伸弹力柔性屏将彻底打破了物理表面的限制，实现了一定程度的形变，显示屏幕的应用场景也会再一次得到扩展。例如与弹性布料、弹性仿生材料组合，可以让服装、仿生机器人保持灵活变形的同时，在表面显示图像、视频，成为交互界面。
未来在仿生、医学健康、智能服饰、智能交通等领域，弹性显示技术带来的智能交互应用将不胜枚举。可拉伸屏幕俨然成为各大企业的下一个目标。不难看出，“可伸缩”是未来显示主流。不过，产品从概念走向量产，需要长期的研发和验证，以降低成本和提高良率品质。可拉伸显示产品作为一种创新产品，距离真正落地应用，面临的挑战不小。
