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比纸薄、能弯曲、可卷折的显示屏量产了,那我们什么时候能用上能卷起来的手机呢
中国首条柔性显示屏（AMOLED）生产线在四川成都已实现量产,打破了国外企业在这一领域的垄断局面,对中国OLED 产业和全球柔性显示产业加速发展具有划时代的意义.
实现量产的柔性屏生产线,是中国企业京东方（BOE）完全自主设计、开发和建造的,采用了世界上最先进的蒸镀工艺,每年可生产7000 万块柔性显示屏,它比纸还薄,厚度只有0.03 毫米,并且可折叠可弯曲,将满足中小尺寸高性能显示产品日益增长的需求,这是否预示着卷起来的手机走进我们的生活指日可待了？
“超级市场”与柔性显示屏
占地面积41 万平方米,相当于7 个水立方；建筑面积67 万平方米,相当于2.5 个鸟巢；主厂房占地面积10 万平方米,相当于14 个标准足球场；最大单体建筑41.3 万平方米,业界同类建筑最大；钢结构2 万吨,是3 个埃菲尔铁塔的钢结构用量……位于成都高新区的京东方成都第6 代柔性AMOLED 生产线项目,堪称名副其实的世界级“超级工厂”.
目前京东方在柔性AMOLED 领域布局了两条生产线：成都第6 代柔性AMOLED 生产线以及绵阳第6 代柔性AMOLED 生产线.前者投资465 亿元,于2015 年5 月开工建设,2017 年5 月投产,并于10 月26 日提前量产.这是中国首条柔性AMOLED 生产线,也是全球第二条已量产的第6 代柔性AMOLED 生产线,主要生产应用于移动终端产品及新型可穿戴智能设备等领域的显示产品.
之前,世界上只有韩国一家企业可以生产柔性显示屏,经常出现一屏难求的情况,中国这条生产线的量产,彻底打破了这一垄断,将大大增加柔性显示屏的供货量.在量产仪式上,京东方已向华为、OPPO、vivo、小米、中兴、努比亚、联想等十余家客户交付了第一批柔性AMOLED 显示屏.
柔性AMOLED 显示屏以低温多晶硅（LTPS）塑胶基板,代替传统的非晶硅（a-Si）玻璃基板,而且柔性显示屏不再需要背光源,用的是自发光有机材料和柔性封装技术,通上电就可以发光显示,显示的清晰度、精细度和色彩的艳丽度比液晶屏还要好.
京东方现场工作人员韩新斌介绍,第6 代柔性显示屏各具特色,比如“轻薄型”——厚度仅0.03 毫米,比纸还薄,轻轻吹动就可以随风舞动；“折叠型”——一整块显示屏可以像手环一样,弯曲成环.然而无论如何折叠,由于发光响应速度比传统液晶显示屏更快,因此其显示的画面更加艳丽和流畅,“可以应用到手机、平板电脑、智能汽车等终端上.”
京东方首席执行官陈炎顺表示,京东方一直重视柔性显示等前瞻性技术的研发,早在2002 年就开始了对OLED 新型显示的研究,到2017 年上半年拥有OLED 相关专利数量已超过1.6 万件.
根据京东方发布的公告显示,这条生产线的设计产能为每月4.8 万片玻璃基板（玻璃基板尺寸为1850mm×1500mm）,主要生产中小尺寸柔性AMOLED 显示屏.项目达产后年投入57.6万片6 代玻璃基板,达产年可9000 万片以上高端柔性显示屏,实现年产值有望超过300亿元.
京东方是半导体显示领域全球领先企业.根据2017 年上半年市场数据,京东方智能手机液晶显示屏、平板电脑显示屏、笔记本电脑显示屏量均位列全球第一,显示器显示屏、电视显示屏量居全球第二.
柔性显示屏的应用价值
OLED（Organic Light-Emitting Diode）指有机发光二极管,是一种显示技术.简单来说就是每个像素点可以实现自发光,显示黑色时则不发光,从而实现极高的对比度和更低的能耗.因此,屏幕内部模组的层数也更少,因此透光率更好,也可以做得非常薄.
AMOLED 是英文Active-matrix OrganicLight Emitting Diode 的简写,中文全称是有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体,被称为下一代显示技术.AMOLED 屏幕的构造有三层：MOLED 屏幕、触控屏面板和外保护玻璃.与传统液晶显示器相比,AMOLED 具有更高的对比度、更广的色域、更低的功耗、更快的响应速度,是引领未来潮流的新型显示技术.由于AMOLED 能够通过柔性显示实现弯曲、折叠等异形形态,将为终端应用提供无限创新空间.
这不仅为显示技术带来颠覆性转变,同样将带动物联网甚至更多领域实现跨时代变革.作为新型显示的重要发展方向,AMOLED 在高端智能手机及新兴移动终端领域的前景十分广阔.自2014 年以来,AMOLED 被广泛应用于智能手机、智能手表、平板电脑、电视等应用.伴随其在多种应用领域渗透率的逐渐提升及2017年全面屏时代到来的契机,AMOLED 产业将迎来爆发式增长.
Samsung 几年前就在旗舰机上试验过这种新技术,在克服了种种问题之后,AMOLED 屏幕逐渐显示出了自己的优势：符合移动设备对轻薄的追求、可以弯曲显示、功耗更低,加上三星这些年不断对AMOLED 屏幕进行推广,即使有着烧屏的缺点,苹果、华为等厂商依然热衷于AMOLED 屏幕.
AMOLED 屏幕的生产技术本身就很复杂,而且良品率低,即使一些小厂可以生产,也没能改变供不应求的供需状况.于是追求AMOLED 屏幕量产,已经成了所有面板厂商共同的目标.京东方、天马、华星光电等面板厂商对于AMOLED的投入都是百亿元级别,一掷千金只为了小小一方屏幕,可见其巨大的市场价值.
随着消费升级、市场遭遇成长天花板、元器件成本上涨,越来越多的中国手机商向高端突围.而对于一直“缺芯少屏”的行业现状,国内企业也已经成为智能手机面板的主要供应商.手机中国联盟秘书长王艳辉分析指出,对于京东方而言,目前的主要任务是提高良率,进而扩大产能,才能真正撼动三星的地位.
陈炎顺表示,京东方的产品广泛应用于手机、PC、车用甚至像笔记本这样一个领域,预计这个柔性显示在未来三到五年,整个的年增长率会超过30%.
在小屏市场方面,继10 月11 日传出苹果公司与OLED 面板供应商LG 显示器合作开发可折叠iPhone 后,10 月12 日苹果的一份最新专利申请文件同样描述了可折叠屏幕.在大屏市场方面,OLED 电视的销量也在上升.而在不同种类的OLED 屏幕中,AMOLED 已经成为全球公认的“下一代屏幕技术”.
作为新型半导体显示技术之一, 柔性AMOLED 显示屏以塑料基板代替了传统的玻璃基板,并采用可主动发光的有机材料以及柔性封装技术,颠覆了原有刚性的显示产品形态,可实现弯曲、折叠等多样产品形态.由于显示材料和技术的革新使显示行业的发展实现了创新突破,柔性AMOLED 技术在中小尺寸领域将替代传统TFT-LCD 技术,成为主流趋势.
根据数据显示,未来产品应用主要聚焦于中小尺寸.2016 年AMOLED 营收1009 亿元,其中,中小尺寸营收952 亿元,大尺寸营收57 亿元；至2022 年,AMOLED 总体营收呈3 倍增长,将达到3163 亿人民币.
京东方显示和传感器件事业群联席首席执行官高文宝表示,伴随柔性技术的快速发展,弯曲、折叠甚至卷曲形态的柔性AMOLED 产品,将迅速扩展至车载、近眼显示、物联网、车联网在内的更多终端领域,柔性显示将实现新的飞跃,OLED 产业将再上新的台阶.
例如,在汽车产业,对柔性屏的应用也传到了车载显示市场,从特斯拉掀起的超级大屏中控台,到仪表盘、中控区合二为一的柔性屏,再到车门、车座的各种屏显,柔性屏的应用越来越广泛.
与曾经TFT-LCD 领域“追赶者”角色不同的是,在AMOLED 竞争中,中国企业已经走在全球前列.未来3 年内,全球会有15 条AMOLED 生产线投产,其中9 条在中国.随着更多“中国制造”柔性AMOLED 显示屏走向全球,中国将真正引领全球柔性AMOLED 产业发展.
可折叠手机面临的障碍
比纸薄、能弯曲、可卷折的显示屏量产了,那我们什么时候能用上能卷起来的手机呢？尽管京东方推出了可实现“S”形弯折的5.5 英寸柔性OLED 显示屏；可实现半径5mm 的对折,将手机和平板电脑合二为一的7.56 英寸柔性AMOLED 显示屏等多款柔性显示产品.不过,这些创新型产品的落地还需要产业链的配合,包括背部的线路、电池等都需要能够实现弯曲.显示屏、电路板和电池是构成手机最核心的三大部件,也是决定手机能不能卷起来的关键.近年来,柔性电路板（FPC）成为印刷电路板行业增长最快的子行业之一.据IDTechEx 公司预测,到2020 年,柔性电路板的市场规模将增长到262 亿美元.
柔性电路提供优良的电性能,能满足更小型和更高密度安装的设计需要,可大大缩小电子产品的体积和重量,适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要.因此,FPC 板在航天、军事、移动通讯、手提电脑、计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用.而最大的应用就在自动驾驶和未来的5G．
自动驾驶方面,目前一辆汽车上FPC 用量在100 片以上,液晶屏、触摸屏、GPS 定位系统、摄像头等都要用到FPC.随着传统汽车经过ADAS 逐渐向自动驾驶过渡,以及新能源汽车的推广,汽车电子渗透率不断提高；预计未来功能将更加丰富,并由高端型不断向中低端渗透.本世纪初,电子元件仅占汽车总成本的30%；截止至2030 年,其占比将达到50%.
5G 通讯设备方面,万物互联,人工智能、AR/VR 技术的发展,苹果手机的创新,以及华为、小米等国产品牌崛起,成为未来移动智能终端的增长点,FPC 或将成为最大获益者.FPC 的轻薄性、可挠性与消费电子产品契合度最高,是其首选的连接器件.
“在电子消费品里,FPC 无处不在.”据上达电子董事长李晓华介绍,FPC 是一种具有高度可靠、绝佳的可挠性印刷电路板,由于具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点,FPC 主要应用在一些小型、便携、可穿戴设备上,例如手机、PC、无人机乃至汽车终端.
上达电子研发总经理梅得军介绍说,一部手机内部大约会安装12 ～ 15 块柔性电路板,“不仅仅是手机屏幕,主板、按键、侧键、摄像头、听筒、排线等零部件都会大量使用到柔性电路板.”
由此可见,FPC 的市场需求量之大.有数据显示,2016 年全球FPC 的产值预计达到135 亿美元.面对FPC 还将持续扩大的利润空间,上达、景旺、弘信等国内电路板厂商纷纷提前布局,扩大产能.
作为一家从事FPC 产品研发、设计、生产及销售的民营企业,上达电子自2004 年在深圳成立以来,已逐渐成长为国内柔性电路板企业的“隐形冠军”.去年,上达电子已创下8亿元的营收,包括京东方、天马、三星、华为、联想、小米、谷歌、乐视、东芝等均是上达电子的直接或间接客户.同时,上达电子也是全球面板行业第二大生产商京东方集团最大的供应商之一.
令人遗憾的是,目前国内还不能生产配合柔性显示屏的柔性电路板,李晓华表示,现在它们生产的柔性电路板,柔软度不够,线路比较粗,单位面积里布线的密度比较少.将来生产的柔性电路板线路的宽度是微米级的,现在是毫米级的,打个比方,现在的产品像一个粗布的衣服,将来的产品就是更柔软、更精密的丝绸.
据了解,上达电子今后将加深与华星光电的合作,着重于中小尺寸OLED 的研发,从而为FPC 爆发期的到来做好准备.上达电子专门配合柔性屏的工厂已经动工,2019 年将会投产.
对于手机电池,目前还没有成熟的技术,一段时间内还很难实现卷起来.
前不久传出好消息,复旦大学王永刚团队和彭慧胜团队研发出可弯曲的新型电池,其设计重点放在了可穿戴电子设备的机械应力要求和植入设备的安全要求上.相关研究刊登于细胞出版集团旗下的《化学》期刊.
“目前的电池,比如用于医疗植入的锂离子电池,通常都是刚性的.”王永刚说,“此外,大部分柔性电池使用了易燃或腐蚀性电解质,既有安全风险,而且与可穿戴设备的生物兼容性差,更不必说植入电池了.”
研究人员设计了两种柔性电池：一种2D带状电池和1D 纤维状电池.前者能将轻薄的电极薄膜黏附在一个钢绞线网中,而后者能在一个碳纳米管骨架周围嵌入电极材料的纳米粒子.除了测试了生物兼容性液体外,研究人员还测试了硫酸钠作为液体电解质用于可穿戴设备电池的适用性.结果显示,在使用硫酸钠溶液作为电解质时,两种新型电池的容量和输出功率等比目前报告的大多数用于可穿戴设备的锂离子电池更好.此外,1D电池使用的碳纳米管能加速将溶解氧转化成氢氧离子,这一过程如果不受控制会危害电池的有效性,但却具有治疗癌症和细菌感染的潜力.
据报道,去年美国科学家团队研发出了一种新型可弯曲超级电容器的制备技术.上述科学家团队来自美国中佛罗里达大学（Universityof Central Florida,UCF）的纳米科学技术中心, 他们的研究论文于2016 年10 月中旬在国际学术期刊ACS NANO 上发表,该学术期刊由美国化学学会主办.
专家称,这种可弯曲的超级电容器只需要将手机充电几秒钟,就可以维持一周以上的电量.UCF 科研团队的博士后Nitin Choudhary 称,如果这种最新研制的可弯曲超级电容器能够取代之前的普通电池,以后就再也不会为手机蓄电能力不强、需要经常充电而感到烦恼了,因为最新的超电容器只需要将手机充电几秒钟,就可以维持一周以上的电量.同时,该产品可反复充电逾3 万次却几乎没有损耗,而目前普通的锂离子电池基本上只能保证充电1500 次之内电池性能不会有所下降.
超级电容器可用于手机和其它电子设备,甚至是电动汽车.与此同时,新型超级电容器具有可弯曲性,还增加了其可能应用的范围,还能与可穿戴设备相结合.
目前Jung 正在与UCF 的技术转让办公室合作,针对这项新技术申请发明专利.“它还没有准备好商业化,”Jung 称,但是其团队研发的这项技术,将对许多其他的研究和技术产生非常大的影响.
尽管柔性线路板和电池还无法实现可弯曲,但海信通信公司副总经理马晓航认为,手机二折就是折起来这种手机很快就能出现,因为屏技术成熟了,那么电池和硬件板它还有地方放,但是像抽拉或者做成更多的产品形态,可能需要一个技术的不停迭代和更新过程.这个迭代的过程大概需要四到五年的时间,到那时,市场上就会出现颠覆现有模样的、五花八门的手机.
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参考文献：
1、 励志成长：我离冠军八秒远三天只做一秒 我离冠军八秒远乔凯凯2016年8月,一首名为我离冠军八秒远的歌曲在美国的社交网上火了起来 这首歌是导演罗伯特·拍摄的一个纪录片的主题曲,它是专门为一支在比赛中失败的球队而创作 在2016.
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