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LCD其實(shí)也能做成曲面屏，和手機(jī)折疊屏很不一樣

來源：面包板社區(qū)；作者：黃燁鋒

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另外，應(yīng)用柔性基板的OLED顯示屏適用于消費(fèi)電子產(chǎn)品問題不大，但對(duì)于汽車等類型的產(chǎn)品而言就不一樣了。因?yàn)镺LED亮度與其壽命成反比。而汽車不僅要求部件耐久性，而且要求屏幕亮度足夠，柔性O(shè)LED就較難滿足這樣的需求。

所以我們看到，柔性LCD屏——典型如FlexEnable在推的柔性O(shè)LCD（有機(jī)LCD）屏幕不僅成本明顯更低，在類似汽車這樣的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠補(bǔ)足柔性顯示技術(shù)應(yīng)用的短板。

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OLCD也因此成為我們理解柔性LCD屏幕的一個(gè)重要窗口，它本身也為L(zhǎng)CD實(shí)現(xiàn)柔性化，同時(shí)兼顧低成本指明了方向。

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FlexEnable公司策略總監(jiān)Paul Cain先生表示：“OLCD能夠?qū)⑷嵝燥@示技術(shù)引入了顯示行業(yè)的許多細(xì)分市場(chǎng)，在這些細(xì)分市場(chǎng)中，柔性AMOLED技術(shù)在成本和性能等方面都不適合。例如，當(dāng)今柔性AMOLED可用于智能手機(jī)和智能手表，而需要更大面積、更低成本（OLCD的成本大約比OLED低三倍）或更長(zhǎng)使用壽命的應(yīng)用則更適合于OLCD，特別是汽車顯示器和數(shù)字標(biāo)牌等需要高亮度和曲面顯示的應(yīng)用?！?

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◤ TFT層改用有機(jī)材料

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當(dāng)代主流的LCD屏幕包含兩部分，一部分是針對(duì)每個(gè)像素提供的連接和電極，稱為背板（backplane）；另一部分是前面板（frontplane），主要是液晶單元。其層級(jí)結(jié)構(gòu)大致如下圖所示，這里不再詳述LCD顯示屏的具體原理：

前面板部分的液晶單元通過電壓來偏轉(zhuǎn)液晶分子，控制背光的通過與否。液晶單元位于兩片偏振片（polarizer）之間。它們整體上類似于光電開關(guān)，在不同的區(qū)域選擇性地開和關(guān)。這部分在柔性LCD與普通LCD上雖有區(qū)別，但區(qū)別不如背板部分來的大。

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柔性LCD屏幕的核心，主要在背板上。它與普通玻璃基板的LCD屏幕，核心區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一是背板部分的TFT層——至少我們看到FlexEnable的OLCD技術(shù)是這樣。

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主動(dòng)矩陣LCD的背板——即TFT的存在，是因?yàn)榻@示屏的像素變得如此之多，而且每個(gè)像素還有幾百個(gè)灰度級(jí)要做調(diào)整——因此就出現(xiàn)了單獨(dú)、精準(zhǔn)控制這些像素的晶體管，每個(gè)像素都有獨(dú)立的晶體管電路去做控制。一般一個(gè)晶體管控制一個(gè)像素，TFT就像像素的明暗調(diào)節(jié)開關(guān)一樣。

屏幕TFT層的這些晶體管一直以來也是基于硅制造的，這就決定了工藝流程伴隨著高溫等各種嚴(yán)苛制造條件。也因此，顯示屏也就只能基于玻璃基板材料生產(chǎn)。因?yàn)椴Ａ巧儆械耐瑫r(shí)具備耐高溫和高透光特點(diǎn)的材料。

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絕大部分柔性O(shè)LED面板采用LTPS（低溫多晶硅）的TFT。雖然叫“低溫多晶硅”，也可能需要達(dá)到500℃的高溫。

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OLCD在技術(shù)上，針對(duì)這個(gè)問題采用的方案是改用有機(jī)聚合物材料來造TFT層的薄膜晶體管，所需溫度低很多（FlexEnable的數(shù)據(jù)是可以達(dá)到100℃，據(jù)說是“已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的最低溫晶體管工藝”），而且讓TFT層具有柔性屬性。這在整個(gè)生產(chǎn)流程上自然能夠幫助降低工藝難度和成本。其中關(guān)鍵的有機(jī)半導(dǎo)體材料叫做FlexiOM——是去年FlexEnable從默克公司收購(gòu)的一種OTFT材料。

這樣的晶體管可直接構(gòu)建于塑料薄板材料之上（柔性LCD的基板也必然選擇具備柔性的聚合物材料，下文將會(huì)提到）。這就是FlexEnable一直在宣傳的OLCD顯示屏的核心所在，字母O代表的是有機(jī)材料。這種FlexiOM材料相比非晶硅的電子遷移率更有優(yōu)勢(shì)（在量級(jí)上與多晶硅還是有差距），電流值相比非晶硅和多晶硅更低，偏壓應(yīng)力穩(wěn)定性比較好。

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實(shí)際上OLCD的TFT層還有一些講究，比如說TFT薄膜晶體管陣列需要連接到傳統(tǒng)硅芯片電路。這就要求在bonding流程中，在不破壞塑料基板的前提下，保證與硅芯片的連接足夠可靠。低溫工藝在此就變得很重要，bonding粘合材料以及背板電路設(shè)計(jì)需要配合傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)芯片。此外，傳統(tǒng)硅與氧化物技術(shù)采用真空沉積工藝，而OLCD采用溶液涂膜（solution coating）工藝，如柔性印刷（flexographic printing）或者slot-die coating，用以制造OTFT堆棧，這其中還是需要技術(shù)積累的。

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這種OTFT制造工藝與材料，實(shí)際不僅面向LCD屏幕。Cain先生表示：“除了OLCD之外，F(xiàn)lexEnable的OTFT平臺(tái)和材料還有許多未來應(yīng)用，包括超薄和柔性生物識(shí)別傳感器、X射線檢測(cè)器以及可穿戴/可嵌入生物傳感器等。”

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◤ 基板材料也換了

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上面提到的這種可在低溫下制造的有機(jī)TFT層，作為L(zhǎng)CD背板，是柔性LCD屏幕的主要技術(shù)之一。而如前文多次提到的，柔性LCD的另一個(gè)關(guān)鍵還在承載TFT及上層的基板（substrate）材料上。

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柔性O(shè)LED需要將玻璃基板換成具備更大可彎曲性的基板材料，不過在柔性O(shè)LED屏幕制造流程中，由于高溫的關(guān)系，基板材料的選擇限制很大——因?yàn)樵谶@種情況下，既要求材料具備較好的透光性，又要求材料耐高溫（以及經(jīng)受退火、腐蝕等工藝流程），而且還必須具備柔性特質(zhì)。所以柔性O(shè)LED顯示屏，因?yàn)槌杀?、良率各方面的制約，應(yīng)用集中在智能手機(jī)、手表這樣的小屏設(shè)備上。

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前文就提到，OTFT實(shí)際上很大程度解決了高溫的問題（下文將提到的液晶單元某些部分也不再需要高溫），所以基板在材料選擇時(shí)就寬松了不少，可包括生物基（bio-based）材料。

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OLCD的基板，采用的是一種名為TAC（tri acetyl cellulose，可能也有選擇聚碳酸酯材料）的透明柔性材料。這是一種纖維素材料，可以從木漿這樣的天然原料中制得。可想見制造成本是比較低的。實(shí)際上TAC材料存在于顯示屏供應(yīng)鏈也幾十年了，主要應(yīng)用在偏振片上。

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在OLCD的制造過程中，TAC薄板也需要貼在玻璃支撐層上，“采用傳統(tǒng)的膠粘工藝，將低成本的塑料薄板附著在玻璃上，然后使用低溫有機(jī)晶體管工藝來制造相同的電路”。

而在整個(gè)制造流程最后，TAC基板還是要從玻璃支撐層剝離下來。聽起來似乎和柔性O(shè)LED制造時(shí)，最終的激光剝離過程類似。不過FlexEnable在技術(shù)介紹中說，對(duì)OLCD而言不需要昂貴的資本支出，采用“非常簡(jiǎn)單的‘釋放’工藝”就能將TAC從玻璃上取下?！斑@種簡(jiǎn)單的工藝，是OLCD成本低的關(guān)鍵所在，不僅是因?yàn)楫a(chǎn)量高，而且是因?yàn)椴Ａе螌涌梢灾貜?fù)使用?！?/span>

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上述TFT及基板，可以看做是OLCD代表柔性LCD顯示屏，與普通LCD顯示屏的主要差異。在整體的面板結(jié)構(gòu)，以及工作方式上，OLCD與傳統(tǒng)玻璃LCD是基本相似的。而且FlexEnable表示，其制造技術(shù)、設(shè)備也一樣。OTFT工藝可以融入到現(xiàn)有的平面面板顯示制造流程中，所以其投入，以及成本是遠(yuǎn)低于柔性O(shè)LED的。應(yīng)用到筆記本、顯示器、電視這樣的大屏設(shè)備上也就壓力不大了。

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“OLCD疊層利用了現(xiàn)有LCD供應(yīng)鏈中的許多材料（起偏器、背光、LC材料和其他材料），因此，柔性顯示器的成本結(jié)構(gòu)類似于玻璃LCD。OLCD的制造步驟數(shù)量與玻璃LCD相似，并且該工藝過程能夠利用現(xiàn)有的a-Si TFT LCD生產(chǎn)線。這使得OLCD成本比OLED等其他柔性顯示器低得多，因此可以經(jīng)濟(jì)高效地將顯示器尺寸擴(kuò)展到與LCD類似的較大尺寸。”Cain表示。

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◤ OLCD的其他層

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除了OTFT背板、柔性基板之外，實(shí)現(xiàn)柔性LCD還有一些層的柔性化是比較關(guān)鍵的，比如柔性背光。所有的透射LCD都需要背光。LCD面板的背光大體上可以分成兩種，一種是側(cè)入式（edge-lit）背光，一種是直下式（direct-lit）背光。側(cè)入式背光的LED光源在整個(gè)面板的側(cè)邊，然后通過導(dǎo)光板提供均勻的背光。

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側(cè)入式背光解決方案本身是可以彎曲、實(shí)現(xiàn)柔性化的——不過采用足夠薄的導(dǎo)光板，才能達(dá)到相應(yīng)的曲面形態(tài)，這又會(huì)影響到背光的亮度。所以直下式的背光，采用LED陣列作為背光是比較合理的方案。直下式背光本身在實(shí)現(xiàn)LCD的分區(qū)背光、HDR方面就有優(yōu)勢(shì)，LED陣列又能很容易地通過形成曲面，去匹配顯示屏本身的形狀。