柔性顯示的概念及專利技術(shù)分析

張文平　陳嘉佳　姚宇鹯　吳松江　全宇軍

摘 要：柔性顯示技術(shù)是下一代顯示器的主流技術(shù)，但業(yè)內(nèi)對柔性顯示的概念仍然不夠明晰。文章闡述了柔性顯示器的基本概念，同時介紹了目前主流柔性顯示器的專利技術(shù)狀況及產(chǎn)品現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：柔性顯示，有機(jī)發(fā)光二極管，電泳

中圖分類號：N04；TN873；TN27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-8578（2014）S1-0086-03

The Concept and the Analysis of Patent Technology of Flexible Display

ZHANG Wenping CHEN Jiajia YAO Yuzhan WU Songjiang QUAN Yujun

Abstract： Flexible display will be the leading nextgeneration display technology. However， the concept of it is still undefined in the art. In this paper， the concept of the flexible display is described. Meanwhile， the patent and main products of the flexible display nowadays are introduced.

Keywords： flexible display， OLED， EPD

收稿日期：2014-06-16

作者簡介：張文平（1979—），男，國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作中心光電部審查員，助理研究員。通信方式：zhangwenping@sipo.gov.cn。

一 柔性顯示的概念

由于對柔性顯示潛在的用途有著不同的理解，人們對于柔性顯示的概念還沒有取得一致的認(rèn)識。一般來說，人們認(rèn)為柔性顯示器應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn)：一種由薄型柔性襯底構(gòu)成的平板顯示器，它能被彎曲、變形。而能被彎曲到什么程度，在正常顯示情況下能被彎曲多少次，大家的認(rèn)識并不統(tǒng)一[1]。

目前人們普遍認(rèn)為柔性顯示屏分為以下幾種：第一種顯示屏是一次性地彎曲成永久不變的形狀，典型代表是目前由三星公司推出的Galaxy Round柔性顯示屏手機(jī)，整個手機(jī)仍然是堅(jiān)硬的、無法隨意彎曲；第二種顯示屏可做輕微的彎曲，但不能完全折疊或卷曲，類似于銀行卡；第三種顯示屏可折疊，即僅能實(shí)現(xiàn)平面式折疊，不能實(shí)現(xiàn)有弧度的彎曲；第四種是可大范圍彎曲，甚至可以卷曲的顯示屏，能夠被多次隨意彎曲。

《新華字典》對“柔”及“柔性”的解釋如下：【柔】：①植物初生而嫩；②軟，不硬；③軟弱，與“剛”相對；④溫和?！救嵝浴浚孩偃彳浂鬃冃蔚模ǜ畡傂?，相對）；②可以改變或通融的（跟‘剛性相對）。

顯然，對應(yīng)于科技術(shù)語，對“柔”的解釋應(yīng)當(dāng)采用第②種解釋，對“柔性”的解釋應(yīng)當(dāng)采用第①種解釋，即“柔性顯示器”應(yīng)當(dāng)解釋為柔軟的、易彎曲且可以隨意多次彎曲的顯示裝置。因此，筆者認(rèn)為上述三星公司推出的Galaxy Round柔性顯示屏就不能稱之為真正意義上的柔性顯示，同樣，第二種、第三種解釋也是不準(zhǔn)確的，只有第四種顯示方式可以認(rèn)為是一種真正的柔性顯示。

二 柔性顯示的關(guān)鍵技術(shù)

1.基板技術(shù)

目前柔性襯底主要采用的材料為塑料、金屬和超薄玻璃?；迳婕暗膶＠夹g(shù)主要有基板制造技術(shù)、基板結(jié)合技術(shù)、基板剝離技術(shù)。

基板制造技術(shù)，是指通過對柔性塑料基板本身在材料和結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)從而獲得性能上的改進(jìn)，如更加抗壓、防水，更加具有黏滯性等。代表專利有：US8454851B2，直接將支撐基板變?yōu)槿嵝曰?，使得制造柔性基板時不采用黏結(jié)層，也不需要剝離工藝；US2008/0055831A1，在撓性基材表面設(shè)置凹凸變形抑制結(jié)構(gòu)，對應(yīng)力具有較高的耐受性，可有效防止撓性基板發(fā)生永久變形。

基板結(jié)合技術(shù)，是指柔性塑料基板與剛性支撐基板進(jìn)行結(jié)合的技術(shù)，例如通過黏結(jié)層的材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的改進(jìn)使其黏結(jié)的更加牢固，代表專利有：CN101370894B，限定黏結(jié)層黏結(jié)系數(shù)及采用多層黏結(jié)層，從而使得多層黏滯力不同；US8147640B2，支撐層兩側(cè)具有第一粘接材料、第二粘接材料，第二黏結(jié)材料邊緣包圍第三黏結(jié)材料，黏結(jié)強(qiáng)度第一大于第二，第三大于第二 ，從而使得多層黏滯力不同。

基板剝離技術(shù)，是指基板上層器件制造完成后將剛性基板與塑料柔性基板分離的技術(shù)，代表專利有：KR1295532B1，黏結(jié)層包括一自組裝單層，不用光照剝離，直接機(jī)械剝離，從而簡化黏結(jié)層結(jié)構(gòu)；KR2013028269A，柔性基板與襯底之間形成可降解層，防止剝離損傷基板。

2.驅(qū)動技術(shù)

柔性顯示驅(qū)動主要采用有源矩陣驅(qū)動方式，包括：非晶硅TFT（thin film transistor，薄膜場效應(yīng)晶體管）技術(shù)、多晶硅TFT 技術(shù)和有機(jī)TFT技術(shù)等[2]。

其中，非晶硅 TFT 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，代表專利有：CN101206373A，顯示裝置采用非晶行集積驅(qū)動回路和非晶列集積驅(qū)動回路取代現(xiàn)有驅(qū)動回路晶片，并與電極陣列電性連接， 能夠簡化制作過程，減少因玻璃覆晶制作過程所需的預(yù)留空間，縮小尺寸，減少厚度；US2006/0180815 A1，在至少部分柵極介電層上依次形成非晶硅層和金屬層間介電層，選擇性除去部分金屬層間介電層并分別在源極和漏極接觸區(qū)域形成源極和漏極接觸，從而形成有源矩陣顯示器背板，減小由柔性介電襯底、薄膜晶體管和像素電極之間的熱膨脹系數(shù)的不同所引起的熱應(yīng)力。

多晶硅TFT 具有遷移率高、產(chǎn)品輕薄、分辨率高、成本低等技術(shù)優(yōu)勢。代表性專利有CN101206370A，低溫多晶硅行集成驅(qū)動回路形成于基板的表面，并與電極陣列電性連接，可以簡化制程及縮小產(chǎn)品尺寸； JP2010282181A，顯示面板包括被配置為固定多個柔性顯示面板的結(jié)合部分，其中多晶硅 TFT 驅(qū)動電路被設(shè)置于結(jié)合部分之內(nèi)，在操縱柔性面板時破壞驅(qū)動電路的風(fēng)險小，且結(jié)構(gòu)簡單。

有機(jī)TFT器件的尺寸更小、集成度更高，制作工藝較為簡單，成本低，柔韌性好，質(zhì)量輕且攜帶方便。代表專利有：JP2012184218A，應(yīng)用特殊化學(xué)材料，采用溶液處理工藝，從而有機(jī)半導(dǎo)體層具有優(yōu)異的電荷遷移率且能夠采用低成本的溶液工藝制造；EP1677374B1，采用輥對輥工藝涂覆形成的陣列，包含導(dǎo)電納米顆粒、可固化樹脂以及載體的可固化糊狀組合物形成有機(jī)TFT。

3.封裝技術(shù)

封裝技術(shù)主要包括單層封裝結(jié)構(gòu)和多層封裝結(jié)構(gòu)。

單層封裝結(jié)構(gòu)主要是通過柔性基板上的保護(hù)層覆蓋平坦層和顯示器件，從而達(dá)到防止?jié)駳饣蜓鯕鉂B入顯示裝置的功能，代表專利有JP05198285B2；多層封裝結(jié)構(gòu)（即barix結(jié)構(gòu)）主要是通過有機(jī)/無機(jī)交替復(fù)合膜結(jié)構(gòu)防止?jié)駳饣蜓鯕鉂B入顯示裝置，代表專利有KR2012046427A，KR1308480B1。

三 柔性顯示的現(xiàn)狀

目前，市場化的柔性顯示裝置仍以O(shè)LED（有機(jī)發(fā)光二極管，organic lightemitting diode）及EPD（電泳技術(shù)，electrophoretic）顯示為主[3]。

其中，OLED由于具有自發(fā)光、響應(yīng)速度快、視角寬、高清晰、高亮度、抗彎曲能力強(qiáng)、低功耗等優(yōu)勢，成為能夠?qū)崿F(xiàn)視頻顯示的主流。2010年5月底在2010SID展示會上，日本索尼公司推出了令人難以置信的超柔性O(shè)LED顯示技術(shù)。該款柔性顯示器尺寸為4.1英寸，采用有機(jī)薄膜晶體管（OTFT ）來驅(qū)動，屏幕厚度僅為80 pm，可以反復(fù)纏繞卷曲于4毫米半徑的圓柱體之上，該顯示屏在卷返 1000次后，顯示屏的顯示質(zhì)量未受影響，充分表明該柔性顯示器具有非常優(yōu)良的穩(wěn)定性。2013年 10 月，三星、LG 公司先后發(fā)布了曲面屏手機(jī) Galaxy Round、G Flex兩款手機(jī)，這是柔性顯示屏產(chǎn)品第一次推向市場。

EPD在顯示方面由于響應(yīng)速度慢、全彩色差等重大技術(shù)問題需要解決，目前已經(jīng)市場化的EPD柔性顯示僅局限于靜態(tài)電子書的顯示。2000年，美國EInk和朗訊科技公司正式宣布已成功開發(fā)第一張利用電子墨水和塑料晶體管制成的可卷曲的電子紙及其所用的電子墨水。2002年召開的東京國際書展上，出現(xiàn)了第一張彩色電子紙。2007年EInk與Seiko合作推出了可彎曲的手表，另外EInk還與索尼等公司合作推出了電子書。

四 結(jié) 語

在智能可穿戴設(shè)備潮流的推動下，真正的柔性顯示技術(shù)必將獲得更加巨大的發(fā)展，突破一系列重大技術(shù)障礙。但是，在可預(yù)見的將來，各項(xiàng)柔性顯示技術(shù)還將以其各自的特點(diǎn)在各自的市場發(fā)揮優(yōu)勢，只有某項(xiàng)技術(shù)獲得革命性的突破后，才能在顯示市場獲得取代性的勝利。

參考文獻(xiàn)

[1] Crawford P.柔性平板顯示器[J].現(xiàn)代顯示，2005（8）：48-53.

[2] 李天華.柔性顯示實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)[J].電視技術(shù)，2009，33（8）：25-29.

[3] 劉國柱，夏都靈，楊文君，等.柔性顯示的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2008，22（6）：111-115.