新一轮显示技术创新：可延展显示器

在过去的几年里，我们对弯曲的显示面板、新的外形尺寸以及各种可折叠或可卷曲的柔性显示器习以为常，比如可折叠的手机和笔记本电脑屏幕。现在市场上即将出现更具柔性的显示器，这类显示器实际上可以延展成不同的形状。

去年，Royole公司推出了世界首款可延展microLED显示器。据该公司报告，这款显示器具有130%的可延展性，凸弯曲度达到40°，分辨率达到120 PPI，透射率达到70%。该显示器不仅可折叠、可卷曲，还能够进行3D自由成形，包括拉动、扭曲、凸起、凹陷变形。

来自Royole的2.7英寸microLED显示器原型，分辨率为96×60，具有可卷曲性、可折叠性和可延展性。（图片 © Royole）

最近，三星公司提出了一种可以像橡皮筋一样向各个方向延展的显示器概念。虽然大部分仍处于原型设计阶段，但该领域已涌现出一些令人兴奋的发展成果，可能会促进可延展显示器在不久的将来被推向市场。

如何使显示器具有延展性：多种方法

可延展显示器一直是显示器行业研究的重点，行业目前正在探索多种不同的延展方法，包括：

• 今年2月，来自韩国机械与材料研究所（Korea Institute of Machinery and Materials，“KIMM”）的研究团队宣布成功开发出3英寸microLED显示器，可延展性达到25%，并且不会导致图像畸变。该显示器采用超材料制成，这是一种人造材料，具有自然界不存在的独特机械特性。

• 与此同时，来自斯坦福大学的一个研究团队最近宣布开发出“一种生产高亮度弹性发光聚合物的方法，其功能类似于灯泡中的灯丝。该团队最终研发出的显示器完全由弹性聚合物制成，这是一种合成塑料材料。该显示器设备的最大亮度至少是手机的两倍，并且可以在不撕裂的情况下延展至原来长度的两倍。”¹

我们可以在研究员Zhitao Zhang手指上张贴的柔性发光薄膜上看到斯坦福大学的标识（一棵树）。这种薄膜可以承受弯曲和起皱，就像贴在指关节上时一样。（图片来源：来自Bao Group研究实验室的Zhitao Zhang和Jiancheng Lai）

斯坦福大学研究团队面临的挑战是，具有良好发光性能的材料往往是刚性的并且易碎，而橡胶等延展性材料往往具有较差的透光性。研究员Zhitao Zhang发现，当与一种具有延展性的聚氨酯塑料混合后，“Super-Yellow”（一种黄色发光聚合物）会变得柔软且具有韧性，从而实现了突破。“Super-Yellow”不仅保持了发光能力，而且甚至发出了更明亮的光线。

KIMM和斯坦福大学开展的研究只是其中一小部分，目前还有许多其他可延展显示器开发计划正在进行中，包括：

• 另一种正在考虑的可延展显示器制造方法是使用反射式显示技术。不同于发射式（例如：OLED）和透射式（例如：LCD）显示器，反射式显示器无需任何电源即可运行。它们在环境光线下具有高度可读性，并且即使在延展情况下也能保持色彩一致性。²
• 来自韩国光州科学技术研究院（Korea’s Gwangju Institute of Science and Technology，“GIST”）的一个研究团队正在探索不同的开发途径。他们采用双层模块化设计，将单个miniLED与可延展互连层连接在一起。通过这种方法，他们生产出一种具有高填充因子和延展性的无机LED显示屏。³
• 来自芬兰的Canatu公司采用了另一种方法，生产基于碳纳米管（CNT）的材料。举例来说，他们的CNT膜号称是世界上最薄并且最坚固的独立式CNT膜，展示出高透光率、高触摸灵敏度、高耐热性和高对比度特性，为广泛的潜在显示器及其他应用开辟了新的机会。

可延展显示器：人体的第二层皮肤

想象一下，随身携带一个微型显示设备，可以在需要使用时将其延展成大屏幕，并粘贴在任何平面、曲面或不规则表面上。⁴或者是一种移动显示设备，可以简单地将其揉成一团，然后塞进口袋随身携带，这将会是一种怎样的情形。想象未来的可延展显示器应用是一件非常有趣的事情。与此同时，许多最引人注目的用例则专注于拯救生命和改善健康。

研究人员长期以来一直在设想一种可穿戴显示贴片，当患者移动时，这种显示贴片可以自然弯曲和延展，就像人体的第二层皮肤一样。业界目前正在开发这种内置传感器和显示器的贴片，用于实时监测患者身体状况。

举例来说，三星高级技术研究所（Samsung Advanced Institute of Technology，“SAIT”）已经能够“将可延展有机LED（OLED）显示器和光电容积描记（PPG）传感器整合在单台设备中，用于实时测量和显示用户的心率，从而创造出‘可延展电子皮肤’外形尺寸。”⁵这种方法的一个优点在于其依赖于现有的半导体制造工艺，使可延展显示器商业化前景变得近在咫尺。

三星可延展心脏监测显示器示意图（上）和原型机（下）。（图片 © Samsung/SAIT）

到目前为止，业界正在开发的各种可延展显示器仅提供低分辨率的基本图像功能——短时间内，将无法在这类显示器上观看视频内容。但随着科技和工业研究团队不断向前推进，我们可以期待看到这些以及其他曾经只有科幻作家和未来主义者才能想象得到的科技奇迹。

 

引用文献

1. Mackenzie Prillaman, “Stanford engineers develop a stretchable display that could revolutionize how humans interact with electronics.” Stanford News, March 23, 2022.
2. Kim, D.Y., Kim, MJ., Sung, G., et al. “Stretchable and reflective displays: materials, technologies and strategies.” Nano Convergence 6(21), 2019.  DOI: 10.1186/s40580-019-0190-5.
3. Namyun Kim, Juho Kim, Jimin Seo, Changeui Hong, and Jongho Lee, “Stretchable Inorganic LED Displays with Double-Layer Modular Design for High Fill Factor.” ACS Applied Materials & Interfaces 14 (3), pages 4344-4351, 2022. DOI: 10.1021/acsami.1c23160
4. Yongtaek Hong, Byeongmoon Lee, Eunho Oh, and Junghwan Byun, “Stretchable Displays: From Concept Toward Reality.” Information Display, April 2017, pages 6-11.
5. Gae Hwang Lee, Hyunbum Kang, et al., “Stretchable PPG sensor with light polarization for physical activity–permissible monitoring.” Science Advances, 8(15), 2022. DOI: 10.1126/sciadv.abm3622