柔性可拉伸顯示：未來可期

最近，LG Display 宣佈推出全球首款可伸縮螢幕，其伸縮率達到了驚人的50%，號稱是目前業內伸縮率最高的螢幕。這一重磅消息，再次把柔性可拉伸顯示技術拉入人們的視野。

據瞭解，該原型的 12 英吋螢幕可拉伸至 18 英吋，同時提供 100ppi（每英吋像素）的高解析度和全紅、綠、藍（RGB）色彩。與 2022 年發佈的首款可拉伸顯示器原型相比，新面板的最大拉伸率從 20% 提高到 50%，增加了一倍多。

通過應用多項新技術，如改進隱形眼鏡中使用的特殊硅材料基板的性能和開發新的布線設計結構，LG Display 提高了面板的可伸縮性和靈活性，超過了最初國家項目設定的 20% 延伸率目標。此外，通過使用高達 40μm（微米）的微型 LED 光源，新原型的耐用性得到了加強，這意味著它可以反覆拉伸超過 10000 次，即使在暴露於低溫或高溫以及外部衝擊等極端環境中也能保持清晰的影像品質。

可拉伸顯示器不僅輕薄，還能粘附在衣服和皮膚等不規則曲面上。LG Display展示了許多可拉伸顯示器的應用概念，包括可拉伸成凸起形狀並可用手操作的汽車面板，以及附在消防員制服上提供即時資訊的可穿戴顯示器。實際上，目前眾多顯示面板企業正在致力於為柔性顯示，包括可拉伸顯示技術打造可持續發展的未來顯示生態系統。

01 什麼是柔性顯示技術？

柔性電子是一種將電子器件製作在柔性/可延性基板上的電子技術。這種技術相較於傳統電子具有更大的靈活性，能夠適應不同的工作環境並滿足裝置的形變要求。傳統電子器件通常是製備在厚度1毫米左右的玻璃和塑料印刷電路板上，或者矽基器件是製備在矽片上，因此這些器件硬而脆且不可變形。柔性電子器件則採用厚度只有幾微米到幾十微米的塑料薄膜作為基板，或者採用彈性橡膠薄膜作為基板，柔性矽基器件中採用的矽片厚度也只有十幾微米。因此，柔性電子具有優異的靈活性、柔軟性以及延展性，可保證電子產品在彎曲、摺疊、捲曲、壓縮、拉伸等狀態下正常運行。新結構和新形態使柔性電子涉及新的材料及製造技術，產生了新功能，在柔性顯示、柔性照明和柔性能源等領域形成新的應用。

柔性電子有著廣泛的應用場景，比如一些可穿戴顯示器、生物醫學應用和軟體機器人等，如果可以彎曲、扭曲和拉伸，就能帶來特殊的功能用途或產品體驗。

而在柔性電子中，柔性顯示展示出了廣泛的應用前景。柔性顯示器件是由柔軟材料製成的可變形、可彎曲、可摺疊的顯示裝置，相較於其他顯示器件，具有低能耗、超輕薄、不易破碎且形狀可變等顯著特點。目前，實現柔性顯示的主要技術包括有機發光二極體（OLED）、電子紙（e-Paper）、液晶顯示器（LCD）等技術，還包括量子點發光二極體（QLED）、Micro-LED、鈣鈦礦發光顯示器（PeLED）等技術。鈣鈦礦發光顯示器（PeLED）技術目前發展迅猛，而且中國科技工作者佔據了鈣鈦礦發光顯示器技術的主導地位。

歷經近半個世紀的發展，柔性顯示技術經受住了市場的層層考驗，最終實現了極具市場潛力的商用價值，並逐步迎來爆發期。目前，在塑料（聚合物）基底上構築OLED的柔性顯示技術已被廣泛應用於摺疊手機、摺疊電腦、曲面電視、無人駕駛汽車、環繞屏音箱、VR遊戲機等終端產品上，未來將會誕生更多的智能產品，以更“柔和”的形態和更“柔性”的方式融入人類生活的方方面面。

02 可拉伸顯示的技術路線

柔性顯示包含了多折、360°折、滑卷、可拉伸等形態。有專家認為，可拉伸顯示被認為是柔性顯示的終極形態。普通的柔性顯示為單一方向彎曲特性，而可拉伸顯示為任意方向可變型，相當於從一維變形升級為二維甚至三維變形，一定程度上滿足真三維顯示的需求，但同時對材料、面板結構設計、工藝等提出了新的要求。在這種顯示器中,導體、半導體以及基板都可以被延展、拉伸。這樣的顯示器肯定需要一些新穎的材料，但最大的障礙是如何設計可拉伸的材料來封裝這些裝置，並保護其免受潮濕和氧氣的破壞。

這也使得可拉伸螢幕技術近年來頗受關注。實際上，可拉伸螢幕技術確實早已存在，並且已經基於OLED、Mini LED、Micro LED等多種技術路線進行了深入研究和開發。

OLED技術路線

OLED（有機發光二極體）技術具有自發光的特性，且可以實現柔性顯示。在可拉伸螢幕領域，OLED技術展現出了巨大的潛力。通過特殊的結構設計，OLED顯示器可以在拉伸時保持發光區域的完整性和性能。例如，韓國科學技術院（KAIST）、ETRI和東亞大學的研究人員提出了一種新的可拉伸OLED顯示架構，該架構基於3D形式，包括既充當有源發射區域又充當互連器的隱藏部分。隨著OLED顯示器的拉伸，這些隱藏區域會彈出到位並增加OLED的發光區域，從而補償拉伸後的解析度損失。

早在2017年，三星就展出了全球首款可拉伸OLED顯示器。三星曾表示，這款可伸縮的OLED螢幕是獨一無二的，並且具有在兩個方向上彎曲的能力，而它也不同於現有的柔性顯示器，因為它們可以僅沿一個方向彎曲。

Mini LED技術路線

Mini LED作為LED技術的一種，具有更小的像素尺寸和更高的亮度。在可拉伸螢幕領域，Mini LED技術可以通過特殊的陣列設計和驅動電路來實現拉伸功能。

2022年， LG Display 在韓國政府的資助下推出了全球首款高解析度可拉伸顯示器原型。該顯示器具有 20% 的可拉伸性、100ppi 的解析度和全 RGB 色彩。這是一款Mini LED 螢幕，由類似於隱形眼鏡中使用的特殊硅製成，使其具有橡皮筋狀結構。像素間距小於 40μm。

然而，與OLED相比，Mini LED在柔性顯示和拉伸性方面可能存在一定的挑戰。儘管如此，隨著技術的不斷進步，Mini LED在可拉伸螢幕領域的應用前景仍然值得期待。

Micro LED技術路線

Micro LED技術作為LED技術的另一種形式，具有更高的解析度、更低的能耗和更長的使用壽命。在可拉伸螢幕領域，Micro LED技術也展現出了巨大的潛力。

2021年，柔宇科技在“國際顯示周”發佈了自主研發的micro LED彈力柔性屏技術。根據當時的宣傳顯示，柔宇自主研發的可拉伸彈力柔性屏技術突破了此前業內彈力柔性顯示領域的設計、製程等難題，彈性拉伸度高達130%的和像素密度（PPI）達到了120。

2022年，韓國科學與資訊通訊技術部下屬機構韓國機械與材料研究所 (KIMM) 成功開發出一種新的可拉伸元顯示技術，為世界上第一次實現可拉伸至 25% 且圖像不失真的顯示器。自然界中的大多數可拉伸材料，例如橡膠，在縱向拉伸時都會出現寬度收縮，從而導致圖像失真。到目前為止，在基於橡膠的可拉伸顯示器的情況下也是如此。而KIMM 研究團隊巧妙的通過使用具有自然界不存在的獨特機械性能的超材料的設計和製造技術實現了圖像不失真。

在今年的國際資訊顯示器大會上，三星展示了一款Micro LED螢幕，它不僅能實現裸眼3D效果，還能自由拉伸，達到25%的伸縮率，還保持著每英吋120像素的高解析度。這種螢幕的質地類似橡膠，能夠在形狀自由改變後恢復原狀，提供了前所未有的多功能性。最近LG Display發佈的可拉伸至50%的柔性螢幕也是基於micro LED 技術。

可拉伸螢幕技術已經基於OLED、Mini LED、Micro LED等多種技術路線進行了深入研究和開發。每種技術路線都有其獨特的優點和挑戰，未來隨著技術的不斷進步和成本的降低，可拉伸螢幕將在更多領域得到廣泛應用。

03 商業化逐漸打通，應用前景廣闊

三星表示，可拉伸顯示器被認為是下一代顯示器，其具有類似橡膠的質地，即使其形狀自由改變，也能恢復到其原始形狀。如有必要，平面螢幕可以在三個維度上突出並用作按鈕，或者應用於衣服、家具或建築物等不規則表面，以提供新的使用者體驗。

可拉伸螢幕有許多潛在應用，例如可穿戴技術、健康監測裝置，或先進車載顯示器。可拉伸裝置的傳統設計包含由互聯器連接的剛性“島”陣列，拉伸會導致整體解析度、像素密度和工作區損失，這限制了其在可穿戴顯示和生物醫學領域的應用。人們目前尚未找到在拉伸時保持此類螢幕效率和解析度的解決方案。

可拉伸彈力柔性屏將徹底打破了物理表面的限制，實現了一定程度的形變，螢幕幕的應用場景也會再一次得到擴展。例如與彈性布料、彈性仿生材料組合，可以讓服裝、仿生機器人保持靈活變形的同時，在表面顯示圖像、視訊，成為互動介面。未來在仿生、醫學健康、智能服飾、智能交通等領域，彈性顯示技術帶來的智能互動應用將不勝列舉。

可拉伸螢幕儼然成為各大企業的下一個目標。不難看出，“可伸縮”是未來顯示主流。不過，產品從概念走向量產，需要長期的研發和驗證，以降低成本和提高良率品質。可拉伸顯示產品作為一種創新產品，距離真正落地應用，面臨的挑戰不小。 (半導體產業縱橫)