柔性显示的概念及专利技术分析

张文平　陈嘉佳　姚宇鹯　吴松江　全宇军

摘 要：柔性显示技术是下一代显示器的主流技术，但业内对柔性显示的概念仍然不够明晰。文章阐述了柔性显示器的基本概念，同时介绍了目前主流柔性显示器的专利技术状况及产品现状。

关键词：柔性显示，有机发光二极管，电泳

中图分类号：N04；TN873；TN27 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0086-03

The Concept and the Analysis of Patent Technology of Flexible Display

ZHANG Wenping CHEN Jiajia YAO Yuzhan WU Songjiang QUAN Yujun

Abstract： Flexible display will be the leading nextgeneration display technology. However， the concept of it is still undefined in the art. In this paper， the concept of the flexible display is described. Meanwhile， the patent and main products of the flexible display nowadays are introduced.

Keywords： flexible display， OLED， EPD

收稿日期：2014-06-16

作者简介：张文平（1979—），男，国家知识产权局专利局专利审查协作中心光电部审查员，助理研究员。通信方式：zhangwenping@sipo.gov.cn。

一 柔性显示的概念

由于对柔性显示潜在的用途有着不同的理解，人们对于柔性显示的概念还没有取得一致的认识。一般来说，人们认为柔性显示器应当具有以下特点：一种由薄型柔性衬底构成的平板显示器，它能被弯曲、变形。而能被弯曲到什么程度，在正常显示情况下能被弯曲多少次，大家的认识并不统一[1]。

目前人们普遍认为柔性显示屏分为以下几种：第一种显示屏是一次性地弯曲成永久不变的形状，典型代表是目前由三星公司推出的Galaxy Round柔性显示屏手机，整个手机仍然是坚硬的、无法随意弯曲；第二种显示屏可做轻微的弯曲，但不能完全折叠或卷曲，类似于银行卡；第三种显示屏可折叠，即仅能实现平面式折叠，不能实现有弧度的弯曲；第四种是可大范围弯曲，甚至可以卷曲的显示屏，能够被多次随意弯曲。

《新华字典》对“柔”及“柔性”的解释如下：【柔】：①植物初生而嫩；②软，不硬；③软弱，与“刚”相对；④温和。【柔性】：①柔软而易变形的（跟‘刚性，相对）；②可以改变或通融的（跟‘刚性相对）。

显然，对应于科技术语，对“柔”的解释应当采用第②种解释，对“柔性”的解释应当采用第①种解释，即“柔性显示器”应当解释为柔软的、易弯曲且可以随意多次弯曲的显示装置。因此，笔者认为上述三星公司推出的Galaxy Round柔性显示屏就不能称之为真正意义上的柔性显示，同样，第二种、第三种解释也是不准确的，只有第四种显示方式可以认为是一种真正的柔性显示。

二 柔性显示的关键技术

1.基板技术

目前柔性衬底主要采用的材料为塑料、金属和超薄玻璃。基板涉及的专利技术主要有基板制造技术、基板结合技术、基板剥离技术。

基板制造技术，是指通过对柔性塑料基板本身在材料和结构方面的改进从而获得性能上的改进，如更加抗压、防水，更加具有黏滞性等。代表专利有：US8454851B2，直接将支撑基板变为柔性基板，使得制造柔性基板时不采用黏结层，也不需要剥离工艺；US2008/0055831A1，在挠性基材表面设置凹凸变形抑制结构，对应力具有较高的耐受性，可有效防止挠性基板发生永久变形。

基板结合技术，是指柔性塑料基板与刚性支撑基板进行结合的技术，例如通过黏结层的材料、结构、工艺等方面的改进使其黏结的更加牢固，代表专利有：CN101370894B，限定黏结层黏结系数及采用多层黏结层，从而使得多层黏滞力不同；US8147640B2，支撑层两侧具有第一粘接材料、第二粘接材料，第二黏结材料边缘包围第三黏结材料，黏结强度第一大于第二，第三大于第二 ，从而使得多层黏滞力不同。

基板剥离技术，是指基板上层器件制造完成后将刚性基板与塑料柔性基板分离的技术，代表专利有：KR1295532B1，黏结层包括一自组装单层，不用光照剥离，直接机械剥离，从而简化黏结层结构；KR2013028269A，柔性基板与衬底之间形成可降解层，防止剥离损伤基板。

2.驱动技术

柔性显示驱动主要采用有源矩阵驱动方式，包括：非晶硅TFT（thin film transistor，薄膜场效应晶体管）技术、多晶硅TFT 技术和有机TFT技术等[2]。

其中，非晶硅 TFT 技术已经相当成熟，代表专利有：CN101206373A，显示装置采用非晶行集积驱动回路和非晶列集积驱动回路取代现有驱动回路晶片，并与电极阵列电性连接， 能够简化制作过程，减少因玻璃覆晶制作过程所需的预留空间，缩小尺寸，减少厚度；US2006/0180815 A1，在至少部分栅极介电层上依次形成非晶硅层和金属层间介电层，选择性除去部分金属层间介电层并分别在源极和漏极接触区域形成源极和漏极接触，从而形成有源矩阵显示器背板，减小由柔性介电衬底、薄膜晶体管和像素电极之间的热膨胀系数的不同所引起的热应力。

多晶硅TFT 具有迁移率高、产品轻薄、分辨率高、成本低等技术优势。代表性专利有CN101206370A，低温多晶硅行集成驱动回路形成于基板的表面，并与电极阵列电性连接，可以简化制程及缩小产品尺寸； JP2010282181A，显示面板包括被配置为固定多个柔性显示面板的结合部分，其中多晶硅 TFT 驱动电路被设置于结合部分之内，在操纵柔性面板时破坏驱动电路的风险小，且结构简单。

有机TFT器件的尺寸更小、集成度更高，制作工艺较为简单，成本低，柔韧性好，质量轻且携带方便。代表专利有：JP2012184218A，应用特殊化学材料，采用溶液处理工艺，从而有机半导体层具有优异的电荷迁移率且能够采用低成本的溶液工艺制造；EP1677374B1，采用辊对辊工艺涂覆形成的阵列，包含导电纳米颗粒、可固化树脂以及载体的可固化糊状组合物形成有机TFT。

3.封装技术

封装技术主要包括单层封装结构和多层封装结构。

单层封装结构主要是通过柔性基板上的保护层覆盖平坦层和显示器件，从而达到防止湿气或氧气渗入显示装置的功能，代表专利有JP05198285B2；多层封装结构（即barix结构）主要是通过有机/无机交替复合膜结构防止湿气或氧气渗入显示装置，代表专利有KR2012046427A，KR1308480B1。

三 柔性显示的现状

目前，市场化的柔性显示装置仍以OLED（有机发光二极管，organic lightemitting diode）及EPD（电泳技术，electrophoretic）显示为主[3]。

其中，OLED由于具有自发光、响应速度快、视角宽、高清晰、高亮度、抗弯曲能力强、低功耗等优势，成为能够实现视频显示的主流。2010年5月底在2010SID展示会上，日本索尼公司推出了令人难以置信的超柔性OLED显示技术。该款柔性显示器尺寸为4.1英寸，采用有机薄膜晶体管（OTFT ）来驱动，屏幕厚度仅为80 pm，可以反复缠绕卷曲于4毫米半径的圆柱体之上，该显示屏在卷返 1000次后，显示屏的显示质量未受影响，充分表明该柔性显示器具有非常优良的稳定性。2013年 10 月，三星、LG 公司先后发布了曲面屏手机 Galaxy Round、G Flex两款手机，这是柔性显示屏产品第一次推向市场。

EPD在显示方面由于响应速度慢、全彩色差等重大技术问题需要解决，目前已经市场化的EPD柔性显示仅局限于静态电子书的显示。2000年，美国EInk和朗讯科技公司正式宣布已成功开发第一张利用电子墨水和塑料晶体管制成的可卷曲的电子纸及其所用的电子墨水。2002年召开的东京国际书展上，出现了第一张彩色电子纸。2007年EInk与Seiko合作推出了可弯曲的手表，另外EInk还与索尼等公司合作推出了电子书。

四 结 语

在智能可穿戴设备潮流的推动下，真正的柔性显示技术必将获得更加巨大的发展，突破一系列重大技术障碍。但是，在可预见的将来，各项柔性显示技术还将以其各自的特点在各自的市场发挥优势，只有某项技术获得革命性的突破后，才能在显示市场获得取代性的胜利。

参考文献

[1] Crawford P.柔性平板显示器[J].现代显示，2005（8）：48-53.

[2] 李天华.柔性显示实现的关键技术[J].电视技术，2009，33（8）：25-29.

[3] 刘国柱，夏都灵，杨文君，等.柔性显示的研究进展[J].材料导报，2008，22（6）：111-115.