87、柔性显示屏技术全解析：从显示介质到应用场景

最新推荐文章于 2025-11-10 10:24:07 发布

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分类专栏：解密视觉显示的科技密码文章标签：柔性显示屏 LCD EPD

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柔性显示屏技术全解析：从显示介质到应用场景

显示介质技术

在有源矩阵柔性显示屏领域，目前备受关注的显示介质主要有液晶显示器（LCD）、电泳显示器（EPD）和有机发光二极管（OLED）显示器。这些显示介质同样也是在平板刚性玻璃基板上广泛使用或正在积极研发的热门选择。下面将详细探讨这些显示介质在柔性基板和显示应用中的适用性。

属性	LCD（透射/半透射）	LCD（反射 - 胆甾相）	EPD	OLED
柔韧性	OK	OK	Better	Best
耐用性	OK	OK	Better	Best
图像质量	Better	OK	OK	Best
功耗	OK	Best	Best	OK
响应时间	OK	Poor	Poor	Best
问题	1. 需要柔性背光源 2. 对单元间隙变化敏感	1. 黑暗环境观看需要前照明 2. 对单元间隙变化敏感	1. 黑暗环境观看需要前照明	1. 需要柔性气体渗透阻挡膜

LCD 介质

使用 LCD 介质制作柔性显示屏时，一个显著的问题是液晶（LC）单元间隙的控制。LC 单元间隙值对显示的光学性能（亮度、对比度、色度稳定性、视角等）有重大影响，而且在显示屏弯曲或挠曲时，将该单元间隙保持在最佳值非常困难。

不过，如果柔性（基于塑料或金属箔）显示屏的目标是轻薄、耐用且接近平面而无显著弯曲，那么 LCD 可以是一种不错的显示介质。目前广泛应用的典型透射式 LCD 模式显示器需要柔性背光源和在柔性基板上制造的彩色滤光片阵列。低功耗反射式 LCD 模式显示器不需要背光源，但在黑暗环境的夜间观看时需要前照明，因此需要与显示屏表面柔性外形相兼容的前照明方案。

胆甾相模式 LCD 正在积极开发用于柔性电子纸应用，以及货架标签显示器、电子皮肤和户外广告显示器等多种其他应用。它们具有双稳态特性，在高环境光条件下，除了更新显示屏上的图像外，不需要任何电力，因此具有极低功耗的潜力。然而，它们的切换速度较慢（约 100 毫秒），因此不适合视频应用。此外，使用这种技术实现具有良好色彩饱和度的全彩色显示并非易事。

电泳显示器（EPD）介质

EPD 是一种反射式双稳态（低功耗）显示器，不存在像 LCD 那样的单元间隙控制问题。它基于微封装的带相反电荷的彩色颗粒，这些颗粒在电场中移动。EPD 介质通常制成薄膜形式（电子墨水薄膜），并通过热辊层压附着在 TFT 背板上。该薄膜由聚合物粘合剂中的微胶囊组成，涂覆在基板上，外层为聚酯和氧化铟锡，作为有源矩阵显示器中像素电极的对电极。

像素通过移动微胶囊中带相反电荷的亚微米级黑白颗粒来切换。根据亚微米级黑白颗粒哪个更靠近观察者，光线会被散射回来（白色状态）或被吸收

（黑色状态）。由于 EPD 介质是双稳态的，通过脉冲宽度调制可以实现灰度显示。最近，EPD 技术在降低驱动电压和提高响应时间方面取得了显著进展。作为一种反射式显示器，它具有出色的阳光可视性。

由于对 EPD 介质保护的阻隔层要求以及驱动 EPD 的有源矩阵 TFT 背板要求并不严格，且单色反射式双稳态 EPD 技术简单，目前有几家公司正在积极将使用这种显示介质的柔性显示屏商业化，用于电子书等多种应用。然而，目前实际设备的响应时间仍在约 100 毫秒的范围内，不支持视频应用，要实现全彩色 EPD 还需要进一步开发。

OLED 显示介质

有源矩阵有机发光二极管（AM OLED）显示技术相对于目前广泛应用的有源矩阵液晶显示器（AM LCD）具有显著优势，包括具有宽视角和快速响应时间的卓越图像质量、更轻便、更薄、成本更低（不需要背光源或彩色滤光片）以及功耗更低。因此，许多公司正在积极开发基于刚性平板玻璃基板的 AM OLED 显示器，并且基于玻璃基板的 AM OLED 显示器已经开始在智能手机等小尺寸显示屏上实现商业化。

OLED 显示介质被认为是柔性显示屏的理想选择，因为它具有坚固的固态结构，以及全彩色、卓越图像质量、全动态视频和低功耗等特性，代表了终极的柔性显示屏。然而，OLED 显示介质对防潮和防氧的阻隔层规格以及有源矩阵 TFT 背板性能有非常严格的要求。不过，在薄膜阻隔层技术以及有源矩阵背板和 TFT 技术方面已经取得了显著进展。

柔性显示屏的应用

柔性显示屏具有广泛的应用前景，为产品设计师在产品设计中提供了极大的自由度和机会。以下是柔性显示屏的几种应用类别：
1. 平面显示表面 ：由于在金属箔或聚合物箔基板上制造的柔性显示屏具有抗冲击性，不像玻璃那样易碎，因此它们正被开发用于直接替代传统玻璃基板上制造的显示屏。在这种应用中，柔性显示屏除了本身坚固耐用外，还能显著减轻重量和减小厚度。
2. 贴合显示表面 ：柔性显示屏可以实现贴合显示应用，即显示屏表面贴合特定的曲面。例如，腕戴设备上的显示屏就是贴合显示应用的一个例子。其他贴合显示应用的例子还包括袖带式设备上的显示屏以及各种曲面设备上的显示屏。在这些应用中，显示屏在运行过程中只需弯曲一次。

graph LR
    A[柔性显示屏应用] --> B[平面显示表面]
    A --> C[贴合显示表面]
    A --> D[可弯曲显示屏]
    A --> E[可折叠显示屏]
    A --> F[可卷曲显示屏]

可弯曲显示屏 ：某些应用可能要求柔性显示屏在使用过程中多次弯曲成所需的曲率，以满足应用需求。例如，富士通和三星 SDI 的可弯曲 AM OLED 显示屏以及可弯曲胆甾相 LCD 显示屏就是这类应用的例子。
可折叠显示屏 ：可折叠显示屏是另一类应用。这类应用将设备尺寸和显示屏尺寸分离，允许显示屏尺寸比设备尺寸大得多。例如，Polymer Vision 展示的使用有机 TFT 背板和 EPD 显示介质的 Readius® 可折叠（和可卷曲）显示屏，这种设备在使用过程中需要多次弯曲、展开、卷曲和展开柔性显示屏。
可卷曲显示屏 ：全可卷曲的高性能柔性 AM OLED 显示屏是柔性显示屏开发的终极目标。例如，UDC 的可卷曲全彩色柔性 AM OLED 概念设备以及索尼最近展示的可卷曲全彩色柔性 AM OLED 显示屏，该显示屏采用有机 TFT 背板和 OLED 显示介质。可卷曲显示屏也允许将设备尺寸和显示屏尺寸分离，显示屏在不使用时可以卷曲起来，便于运输和存储。

综上所述，柔性显示屏代表了显示技术发展的新范式。与基于刚性平板玻璃的显示屏相比，柔性显示屏更轻、更薄、更坚固，并且可以卷曲或折叠以便收纳。此外，它们在尺寸和形状方面具有独特的外形因素，能够实现各种新的应用。在过去几年中，使用 EPD 和 OLED 介质的柔性显示屏开发取得了显著进展，柔性 EPD 接近商业化阶段，柔性 AM OLED 也有了令人印象深刻的展示。随着这项技术的成熟，预计在利用柔性显示屏及其独特物理和性能特性的产品开发中将出现重大创新。