柔性屏幕折叠到底有多难?京东方:虽艰必至!

近年来,随着显示技术的日新月异,柔性折叠屏幕技术已成为智能手机厂商创新竞争的焦点。传统的手机工业设计理念正被不断刷新,产品外观设计与用户体验持续优化,消费者的智能手机使用习惯也随之升级。

当前,市面上的折叠手机主要呈现出柔性外折与柔性内折两种形态。柔性内折手机在折叠时,内屏无法使用,因此还需配备一块外屏以满足用户操控需求;而外折手机则仅需一块屏幕,即可实现大屏与小屏的灵活切换。尽管折叠形态各异,但贴合人体工学设计、符合消费者使用习惯才是关键。目前,无论是柔性内折还是外折,各大面板厂商均在积极布局与研发。其中,京东方作为全球唯一实现柔性外折和内折显示屏均量产的企业,对推动柔性折叠手机关键器件国产化具有重要意义。

柔性折叠屏幕技术虽美,但从实验室走向智能手机应用却非易事,需攻克诸多技术难关。柔性AMOLED折叠显示技术,是利用柔性基板制备的超薄、超轻、可弯曲产品显示技术。应用于智能手机中的柔性折叠显示模组器件,除具备显示功能外,还集成了触控、增亮、防护等功能层,由盖板、偏光片、触控、显示、背膜等多个膜层组成,结构复杂如同“千层饼”。

当用户手中的柔性折叠手机每天经历数百次“掰弯+展开”时,屏幕能否承受住这种“考验”成为用户最为关心的问题。衡量柔性屏幕折叠性能的好坏,主要看屏幕折叠后能否正常显示、有无折痕、平整度以及折叠使用寿命。然而,由于柔性显示模组的多层结构,给柔性折叠功能的实现带来了巨大挑战。折叠时,屏幕需承受复杂的应力,各膜层易发生位移,导致显示模组稳定性丧失,影响柔性折叠动态显示。

为解决这一问题,我们引入了“中性层”的概念。通过采用光学胶膜将柔性显示各膜层粘牢成一个整体,当显示模组折叠时,各膜层不会发生位移。在模组中间的某一层区域,“拉应力”和“压应力”可相互抵消,这一区域即为“中性层”。处于中性层区域的膜层,在折叠过程中损坏几率大大降低。但中性层之外的膜层,在折叠应力的作用下仍会出现褶皱、平整度降低、翘曲等问题。

此外,柔性显示模组越薄,屏幕越易弯折。但过度追求超薄膜材会降低柔性显示屏的抗外力冲击和抗划伤性能。如何平衡厚度、折叠性能及防护性能之间的矛盾,是业界普遍面临的难题。这些问题若不能有效解决,将严重影响用户对柔性折叠屏幕的使用体验。

针对用户实际使用的复杂需求,京东方柔性折叠显示研发团队突破了柔性折叠关键技术难点。他们采用多中性层模型设计,有效降低了柔性“外折”和“内折”的应力,实现了低折痕效果,折叠寿命高达20万次。目前,京东方已量产R5 20万次外折显示屏和R3 20万次内折显示屏,并供货给国内一线智能手机厂商。

曲率半径和弯折寿命是衡量柔性显示屏耐弯折性能的重要指标。京东方R5 20万次弯折柔性屏的量产,解决了更小的曲率半径与屏幕厚度和耐弯折寿命之间的矛盾。通过采用多中性层模型,京东方成功设计了全球独有的柔性AMOLED折叠屏幕多膜层堆叠结构,并建立折叠测试评价标准。屏幕展开后,柔性模组的多膜层堆叠结构不易形变、不易翘曲,确保了折叠后恢复的平整度。同时,京东方还通过LTPS(低温多晶硅)背板技术、柔性薄膜封装等多种工艺,实现了高分辨率、高可靠性显示,解决了柔性屏幕外折和内折的诸多技术难点。

基于多中性层模型,京东方在折叠过程中产生的拉应力和压应力最大值均比单一中性层有明显减少。这有利于提高柔性屏幕弯折的信赖性,提升用户使用体验和屏幕寿命。

展望未来,京东方不仅实现了柔性外折和柔性内折显示屏的量产,还积极布局柔性滑卷、柔性360°折叠技术。其中,柔性360°折叠技术突破了显示模组单一方向折叠的限制,实现了内折+展平+外折360°形态。这将极大地释放终端厂商产品工业设计的潜能,满足用户在不同场景下的折叠使用需求。

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