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柔性屏幕技术的商用初期进展及应用现状

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前的柔性屏幕技术可以实现弯曲,但无法折叠。现阶段柔性屏幕还处于商用初期,即“固定式弯曲”阶段,无法变形或折叠。三星和LG是柔性屏幕领域的领导者和主要供应商,三星Galaxy Round和LGGFlex是率先商用的智能手机。贴身穿戴的特点决定了可穿戴产品比智能手机更需要柔性屏幕。从已发布的产品来看,土曼智能手表采用EINK屏幕,率先实现了柔性屏幕在智能手机领域的商用。

柔性屏幕技术的商用初期进展及应用现状

由于可穿戴设备的产品形态多与人体体型相关,且会长时间佩戴,因而对产品的舒适度要求高,贴近人体的外形设计、柔软度是可穿戴产品必备的特性。这就需要柔性元件的支持。

(一)柔性电路板

柔性电路板(Flexible Printed Circuit Board)行业内俗称FPC,是用柔性的绝缘基材(主要是聚酰亚胺或聚酯薄膜)制成的印刷电路板,具有许多硬性印刷电路板不具备的优点。它可以自由弯曲、卷绕、折叠,可在三维空间随意移动及伸缩,散热性能好。利用FPC,可大大缩小电子产品的体积,实现高密度、小型化、高可靠等,实现元件装置与导线一体化。柔性电路板的使用加快了可穿戴设备的商用进程。但是,目前柔性电路主要应用在连接电路、辅助电路,主板柔性化还需要时日。

为适应可穿戴设备的发展,FPC需要从以下几个方面不断创新和发展。

①厚度。FPC的厚度必须更加灵活,必须做到更薄,以适应可穿戴产品小型化、精细化的需求。

②耐折性。可以弯折是FPC与生俱来的特性,未来FPC的耐折性必须更强,必须超过1万次,这需要基材创新和升级。

③价格。现阶段,FPC的应用规模相对较小,价格较PCB高很多。未来随着FPC的规模增长,价格下降,市场前景将更加宽广。

④工艺水平。为了满足可穿戴产品的复杂设计要求,FPC的工艺必须进行升级,最小孔径、最小线宽/线距、精细度、密度需要继续改进。

(二)屏幕

智能手表以及部分手环等可穿戴产品都配备了显示屏幕(Screen),LED,LCD显示屏是目前的主流。增加显示屏的手环,在用户体验及交互方式上更加贴近用户需求,增加了用户黏性。图8-13a所示即配备显示屏的手环,如三星GearFit、微软Band,Fitbit、荣耀手环等;图8-13b所示即为未配备显示屏的手环,如Jawbone、小米手环、bong2等。

图8-13 手环配备屏幕的情况

手环显示屏以LED为主,三星GearFit搭载自家的SuperAMOLED显示屏,显示效果明显优于其他手环。由于屏幕是可穿戴产品耗电的主要部件,因此低功耗显示屏是选择屏幕器件的首要需求。

以下为几款低功耗显示屏介绍。

夏普MemoryLCD,黑白屏,像素点被设计成可存储电荷的电容体,当液晶像素显示后,仅需要极低的待机电流,在不刷新时几乎不需要功耗。代表产品:盛大果壳智能手表(GEAKWatch)。

②电子墨水(Electronic Ink,EINK)屏幕,16阶灰度,柔性可弯曲,仅在显示屏像素刷新时耗电,断电后具有显示保存能力,实现超低功耗。代表产品:土曼T-Fire智能手表。

③高通Mirasol显示屏,彩色,借助阳光反射让显示屏保持清晰,屏幕只在像素颜色改变时才需要消耗电力。代表产品:高通Toq智能手表。

Moto360开创了圆形手表的先河。相比较传统的方形智能手表,圆形显示屏存在合格率低、成本高、设计要求高(主板适应圆形显示屏)、屏幕下方显示盲区、屏幕边缘易锯齿、App界面适配(App界面以方形为主)等不利因素。但由于圆形显示屏更符合传统手表的审美观念,因而在视觉效果上优势明显。

未来的智能手表产品预计会更多地采用圆形屏幕设计,以更加贴近传统手表和符合用户审美,前述关于圆形屏幕的不利因素也会逐步得到改善。例如,果壳GEAKWatch2已解决圆形屏幕下方的显示盲区问题。

(三)柔性屏幕

柔性屏幕通常使用超薄OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)材质,装在塑料或金属箔片等柔性材料上,而不像传统液晶需要固定在玻璃面板中。目前的柔性屏幕技术可以实现弯曲,但无法折叠。相较传统屏幕,柔性屏幕优势明显,不仅在体积上更加轻薄,功耗上也低于原有器件,有助于提升设备的续航能力,同时基于其可弯曲、柔韧性佳的特性,其耐用程度也大大高于以往屏幕,可降低设备意外损伤的概率。

柔性屏幕发展各阶段的特点和技术难点如下。

(1)阶段1:固定式弯曲(曲面屏幕)。

特点:

①传统直板,机身本无弯曲。

②OLED屏幕曲面为外曲或内曲。

③外曲:显示更多3D效果与独立按键。

④内曲:外部角度倾斜,具有更好的信息私密性,内曲屏幕更贴近用户的脸颊。(www.xing528.com)

技术难点:

①屏幕成本较高,大规模量产困难。

②电子元件难以直接在塑胶基板上刻画,制程需改进。

③密封性差,容易进水。

(2)阶段2:弯曲屏幕。

特点:

①机身与屏幕可弯曲。

②OLED屏幕可随用户需要而内曲、外曲或弯曲。

③便携性更强。

技术难点:

①屏幕的所有玻璃元件需换成耐用塑料。

电路设计需适合柔性材料。

③屏幕与部件需有强大的记忆性与弹性

电池的安全性难以保障。

(3)阶段3:可折叠屏幕。

特点:

①机身与屏幕可折叠多次并展开。

②屏幕尺寸可突破现有标准。

③便携性更强。

④移动设备适用性更强。

技术难点:

①电池、摄像头等部件需全部采用柔性材料。

②屏幕耐用件、抗划件、密封性等各项性能需达到更高要求。

现阶段柔性屏幕还处于商用初期,即“固定式弯曲”阶段,无法变形或折叠。三星和LG是柔性屏幕领域的领导者和主要供应商,三星Galaxy Round和LGGFlex是率先商用的智能手机。贴身穿戴的特点决定了可穿戴产品比智能手机更需要柔性屏幕。

从已发布的产品来看,土曼智能手表采用EINK屏幕,率先实现了柔性屏幕在智能手机领域的商用。但由于EINK屏幕只能显示16阶灰度,非彩色显示屏,只能定位在低端产品。

彩色柔性屏智能手机或其他可穿戴产品需要等待柔性OLED屏幕技术的成熟,以实现真正的可弯曲、贴身佩戴。

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