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柔性電子趨勢(shì)下的觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會(huì)
柔性電子趨勢(shì)下的觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會(huì)
屏幕對(duì)折主要得益于顯示材料的柔性化。但折疊屏手機(jī)還不夠“柔”，因?yàn)槊坎渴謾C(jī)中都有幾百個(gè)關(guān)鍵電子元器件，這些器件依然是硬質(zhì)的。未來，當(dāng)這些電子元器件的柔性化程度足夠高，手機(jī)不僅能對(duì)折，還能卷曲甚至*折疊。
柔性電子概念的提出，大約起步于上世紀(jì)80年代，人們?cè)噲D用有機(jī)半導(dǎo)體替代硅等無機(jī)半導(dǎo)體，從而使有機(jī)電子器件具備柔性特點(diǎn)。
2006年，科學(xué)界*提出了可延展無機(jī)柔性電子的概念，并實(shí)現(xiàn)在脆性硅薄膜不改變其電子學(xué)性能的情況下具有柔性和延展性。隨后又衍生出一些優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得電子器件的機(jī)械性能更加優(yōu)良，可以承受拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)雜變形。
伴隨著柔性電子技術(shù)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
（一）柔性電子顯示器
柔性電子顯示器是目前柔性電子技術(shù)主要的應(yīng)用場(chǎng)景。與傳統(tǒng)平板顯示器不同的是，這種顯示器能夠被反復(fù)的彎曲和折疊，能給我們的生活帶來大的便利。柔性電子顯示器具有*的優(yōu)勢(shì)，它就像報(bào)紙一樣，在需要時(shí)將其展開，使用完畢后將其卷曲甚至折疊，在保證攜帶方便的同時(shí)充分的兼顧了視覺效果。
柔性電子顯示器采用更多的輕質(zhì)有機(jī)材料取代無機(jī)材料，所以其重量比傳統(tǒng)顯示器輕，而且柔性電子顯示器具有薄厚度的特點(diǎn)，其厚度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前流行的液晶顯示器，這種特性有利于提高其便攜性。此外，高分子有機(jī)材料的使用為降低成本提供了可能性。
從屏幕的發(fā)展路徑來看，可以分為剛性屏（含曲面屏）、柔性屏、以及未來發(fā)展的方向“卷曲屏”。
其中，目前已實(shí)現(xiàn)的曲面OLED屏在出廠前只能固定彎曲到一定的角度，后期在終端消費(fèi)者手中無法做任何調(diào)整，實(shí)質(zhì)上仍屬于剛性屏，故并未實(shí)現(xiàn)真正的柔性。真正的柔性折疊屏在出廠后仍可實(shí)現(xiàn)多次彎折，而柔性屏的實(shí)現(xiàn)主要依賴關(guān)鍵材料的柔韌性及可靠性，體現(xiàn)在屏幕基板、蓋板、鉸鏈等多個(gè)零部件之上，形成3個(gè)主要技術(shù)難點(diǎn)：柔性屏幕、封裝技術(shù)、鉸鏈設(shè)計(jì)。
依照目前可量產(chǎn)折疊手機(jī)或概念機(jī)的實(shí)現(xiàn)形態(tài)來看，折疊方式有內(nèi)折、外折、雙折疊、向下折四種。華為Mate X使用外折技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)折疊屏幕*貼合；而三星Galaxy Fold使用的是內(nèi)折技術(shù)，該技術(shù)在折疊后屏幕之間會(huì)留有空隙。
1、柔性屏幕
以手機(jī)屏幕為例，主要由顯示層、觸控板、蓋板組合而成。
（1）蓋板/基板
顯示器蓋板（LENS）是一層透明的材料，起到抵御外力沖擊并直接與手指接觸的作用，主要起到是保護(hù)電容屏或者TFT的作用，目前基本上都是使用玻璃作為材料。
但在柔性屏幕中，玻璃作為蓋板存在不能翻折的問題。而且柔性屏幕不僅要面臨翻折的問題，同時(shí)也要保證在高頻率的折疊后仍能保持原有狀態(tài)，對(duì)材料的柔軟性、可撓性有較高的要求。而聚酰亞胺薄膜（PI）材料因具備輕質(zhì)、柔軟性好、能承受多次彎折、耐高溫等特性，而且PI薄膜具有*的透射率（達(dá)99%）和高耐磨性能（經(jīng)過25次循環(huán)摩擦后，薄膜的透過率僅下降0.1%），目前已代替玻璃成為柔性O(shè)LED的蓋板材料。
三星、華為、柔宇的折疊屏手機(jī)采用的都是透明PI材質(zhì)的蓋板。三星發(fā)布的其折疊屏手機(jī)采用的是住友化學(xué)的方案。而華為的折疊屏部分用的是上市公司新綸科技的PI膜。
對(duì)于蓋板材料的選擇，除了滿足柔性折疊之外，還需要符合透明顯示，由于PI材料呈黃色，需經(jīng)透明處理生成CPI后，才能搭載在蓋板上。
目前具備CPI膜量產(chǎn)能力的廠商主要包括韓國科隆工業(yè)、日本住友化學(xué)、韓國SKC以及LG化學(xué)等廠商，國內(nèi)的新綸科技近年來也開始布局。
由于PI材質(zhì)的物理特性，導(dǎo)致了“折痕”這種東西是不可避免會(huì)存在的。但采用外翻設(shè)計(jì)的MateX在*折疊后，圓弧曲線的曲率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)折設(shè)計(jì)的三星Fold，后者幾乎是像一張紙對(duì)折一樣，這就保證了Mate X上覆蓋的PI保護(hù)膜在受力方面沒有Fold來的那么大。故Mate X沒有那么容易產(chǎn)生折痕，而三星Fold那種解決方案會(huì)在新機(jī)翻折幾次后，PI表面就會(huì)留下明顯的痕跡。
但就整體性能而言，PI薄膜在隔水隔氣方面較玻璃效果更差，而且玻璃替代透明PI不僅可以解決折疊痕問題，玻璃*的通透和整潔感對(duì)于外觀也比PI更有優(yōu)勢(shì)。
目前大猩猩玻璃制造商康寧、德國肖特、日本NEG和AGC均在進(jìn)行折疊屏手機(jī)蓋板柔性玻璃的研發(fā)，其中康寧公司正在研制一種0.1毫米厚的柔性玻璃，目前棘手的問題是在不影響玻璃韌性的情況下使其彎曲以及跌落后折疊部位的裂痕和碎屏問題，預(yù)計(jì)要2-3年后才能問世，再加之產(chǎn)業(yè)化的成熟穩(wěn)定，故至少未來2-3年內(nèi)還仍將是PI膜作為柔性屏的核心蓋板材料。
從曲率半徑來看，這些廠商研發(fā)出的蓋板玻璃現(xiàn)階段可實(shí)現(xiàn)的曲率半徑為3R，但內(nèi)折方式的折疊手機(jī)蓋板則需要更小的曲率半徑。但未來折疊屏手機(jī)會(huì)有外折、內(nèi)折等不同方式，故預(yù)計(jì)內(nèi)折方式會(huì)繼續(xù)選用透明PI，而外折方式會(huì)采用玻璃蓋板。發(fā)揮不同材質(zhì)的不同優(yōu)勢(shì)揚(yáng)長(zhǎng)避短，未來很有可能是透明PI和折疊玻璃蓋板會(huì)在市場(chǎng)中共存。
（2）顯示模組柔性方案
目前LCD是主流顯示，但LCD的基板、蓋板均采用玻璃材質(zhì)，玻璃硬度較大，與柔性顯示存在矛盾，故OLED是目前柔性屏幕一的顯示方案。
OLED的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
屏幕對(duì)折主要得益于顯示材料的柔性化。但折疊屏手機(jī)還不夠“柔”，因?yàn)槊坎渴謾C(jī)中都有幾百個(gè)關(guān)鍵電子元器件，這些器件依然是硬質(zhì)的。未來，當(dāng)這些電子元器件的柔性化程度足夠高，手機(jī)不僅能對(duì)折，還能卷曲甚至*折疊。
柔性電子概念的提出，大約起步于上世紀(jì)80年代，人們?cè)噲D用有機(jī)半導(dǎo)體替代硅等無機(jī)半導(dǎo)體，從而使有機(jī)電子器件具備柔性特點(diǎn)。
2006年，科學(xué)界*提出了可延展無機(jī)柔性電子的概念，并實(shí)現(xiàn)在脆性硅薄膜不改變其電子學(xué)性能的情況下具有柔性和延展性。隨后又衍生出一些優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得電子器件的機(jī)械性能更加優(yōu)良，可以承受拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)雜變形。
伴隨著柔性電子技術(shù)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
（一）柔性電子顯示器
柔性電子顯示器是目前柔性電子技術(shù)主要的應(yīng)用場(chǎng)景。與傳統(tǒng)平板顯示器不同的是，這種顯示器能夠被反復(fù)的彎曲和折疊，能給我們的生活帶來大的便利。柔性電子顯示器具有*的優(yōu)勢(shì)，它就像報(bào)紙一樣，在需要時(shí)將其展開，使用完畢后將其卷曲甚至折疊，在保證攜帶方便的同時(shí)充分的兼顧了視覺效果。
柔性電子顯示器采用更多的輕質(zhì)有機(jī)材料取代無機(jī)材料，所以其重量比傳統(tǒng)顯示器輕，而且柔性電子顯示器具有薄厚度的特點(diǎn)，其厚度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前流行的液晶顯示器，這種特性有利于提高其便攜性。此外，高分子有機(jī)材料的使用為降低成本提供了可能性。
從屏幕的發(fā)展路徑來看，可以分為剛性屏（含曲面屏）、柔性屏、以及未來發(fā)展的方向“卷曲屏”。
其中，目前已實(shí)現(xiàn)的曲面OLED屏在出廠前只能固定彎曲到一定的角度，后期在終端消費(fèi)者手中無法做任何調(diào)整，實(shí)質(zhì)上仍屬于剛性屏，故并未實(shí)現(xiàn)真正的柔性。真正的柔性折疊屏在出廠后仍可實(shí)現(xiàn)多次彎折，而柔性屏的實(shí)現(xiàn)主要依賴關(guān)鍵材料的柔韌性及可靠性，體現(xiàn)在屏幕基板、蓋板、鉸鏈等多個(gè)零部件之上，形成3個(gè)主要技術(shù)難點(diǎn)：柔性屏幕、封裝技術(shù)、鉸鏈設(shè)計(jì)。
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依照目前可量產(chǎn)折疊手機(jī)或概念機(jī)的實(shí)現(xiàn)形態(tài)來看，折疊方式有內(nèi)折、外折、雙折疊、向下折四種。華為Mate X使用外折技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)折疊屏幕*貼合；而三星Galaxy Fold使用的是內(nèi)折技術(shù)，該技術(shù)在折疊后屏幕之間會(huì)留有空隙。
1、柔性屏幕
以手機(jī)屏幕為例，主要由顯示層、觸控板、蓋板組合而成。
（1）蓋板/基板
顯示器蓋板（LENS）是一層透明的材料，起到抵御外力沖擊并直接與手指接觸的作用，主要起到是保護(hù)電容屏或者TFT的作用，目前基本上都是使用玻璃作為材料。
但在柔性屏幕中，玻璃作為蓋板存在不能翻折的問題。而且柔性屏幕不僅要面臨翻折的問題，同時(shí)也要保證在高頻率的折疊后仍能保持原有狀態(tài)，對(duì)材料的柔軟性、可撓性有較高的要求。而聚酰亞胺薄膜（PI）材料因具備輕質(zhì)、柔軟性好、能承受多次彎折、耐高溫等特性，而且PI薄膜具有*的透射率（達(dá)99%）和高耐磨性能（經(jīng)過25次循環(huán)摩擦后，薄膜的透過率僅下降0.1%），目前已代替玻璃成為柔性O(shè)LED的蓋板材料。
三星、華為、柔宇的折疊屏手機(jī)采用的都是透明PI材質(zhì)的蓋板。三星發(fā)布的其折疊屏手機(jī)采用的是住友化學(xué)的方案。而華為的折疊屏部分用的是上市公司新綸科技的PI膜。
對(duì)于蓋板材料的選擇，除了滿足柔性折疊之外，還需要符合透明顯示，由于PI材料呈黃色，需經(jīng)透明處理生成CPI后，才能搭載在蓋板上。
目前具備CPI膜量產(chǎn)能力的廠商主要包括韓國科隆工業(yè)、日本住友化學(xué)、韓國SKC以及LG化學(xué)等廠商，國內(nèi)的新綸科技近年來也開始布局。
由于PI材質(zhì)的物理特性，導(dǎo)致了“折痕”這種東西是不可避免會(huì)存在的。但采用外翻設(shè)計(jì)的MateX在*折疊后，圓弧曲線的曲率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)折設(shè)計(jì)的三星Fold，后者幾乎是像一張紙對(duì)折一樣，這就保證了Mate X上覆蓋的PI保護(hù)膜在受力方面沒有Fold來的那么大。故Mate X沒有那么容易產(chǎn)生折痕，而三星Fold那種解決方案會(huì)在新機(jī)翻折幾次后，PI表面就會(huì)留下明顯的痕跡。
但就整體性能而言，PI薄膜在隔水隔氣方面較玻璃效果更差，而且玻璃替代透明PI不僅可以解決折疊痕問題，玻璃*的通透和整潔感對(duì)于外觀也比PI更有優(yōu)勢(shì)。
目前大猩猩玻璃制造商康寧、德國肖特、日本NEG和AGC均在進(jìn)行折疊屏手機(jī)蓋板柔性玻璃的研發(fā)，其中康寧公司正在研制一種0.1毫米厚的柔性玻璃，目前棘手的問題是在不影響玻璃韌性的情況下使其彎曲以及跌落后折疊部位的裂痕和碎屏問題，預(yù)計(jì)要2-3年后才能問世，再加之產(chǎn)業(yè)化的成熟穩(wěn)定，故至少未來2-3年內(nèi)還仍將是PI膜作為柔性屏的核心蓋板材料。
從曲率半徑來看，這些廠商研發(fā)出的蓋板玻璃現(xiàn)階段可實(shí)現(xiàn)的曲率半徑為3R，但內(nèi)折方式的折疊手機(jī)蓋板則需要更小的曲率半徑。但未來折疊屏手機(jī)會(huì)有外折、內(nèi)折等不同方式，故預(yù)計(jì)內(nèi)折方式會(huì)繼續(xù)選用透明PI，而外折方式會(huì)采用玻璃蓋板。發(fā)揮不同材質(zhì)的不同優(yōu)勢(shì)揚(yáng)長(zhǎng)避短，未來很有可能是透明PI和折疊玻璃蓋板會(huì)在市場(chǎng)中共存。
（2）顯示模組柔性方案
目前LCD是主流顯示，但LCD的基板、蓋板均采用玻璃材質(zhì)，玻璃硬度較大，與柔性顯示存在矛盾，故OLED是目前柔性屏幕一的顯示方案。
OLED的結(jié)構(gòu)如下圖所示：