柔性屏正在进行测试
最近十多年,京东方科技集团王大巍团队一贯在为此努力。他们的成果已经陆续出身,个中“面向移动运用的高分辨率柔性可弯折AMOLED显示技能研发与家当化”项目得到2019年度北京市科技进步奖唯一的特等奖。去年,运用该项目的首款国产手机上市,显示屏如纸一样平常纤薄柔韧,弯半数径仅5毫米,可以180°自由折叠20万次。
新项目的研发回在连续。团队有一个共同的心愿:以最柔展示天下之美!
小“电视迷”为“屏”而战
上世纪80年代,改革开放的东风吹遍中华大地。伴随生活水平的提高,电视机开始走进普通家庭。
那个年代,喷鼻香港电视剧《霍元甲》红遍大江南北。夜晚来临,无论是在城市还是村落庄,孩子们都在呼朋引伴探求能看电视的地方。有电视机的好客人家洞开了门,满屋满院子挤满大人小孩。大家对着一块14英寸的黑白球面屏幕,看着霍元甲大战日本武士,乐此不疲。
在吉林省长春市下辖的一座小县城里,刚刚戴上红围巾的王大巍也是“挤着看电视”的一员。作为一个小“电视迷”,新闻、动画片、武侠片……他来者不拒。最初家里没有电视机,他就搬上小马扎跑到邻居家看。“电视让我看到了表面的天下,知道了祖国原来如此地大物博。”王大巍说。
如今回顾起来,那个年代的电视屏幕永久布满了雪花点,画面里的一个个人物、场景更像是由一团团像素堆积而成,“如果按照最新的显像标准,小时候电视机的屏幕便是残次品。”王大巍说。
在电视机前目不斜视的王大巍不会想到,自己未来职业生涯会与一块“屏幕”紧密相连。
转眼间,韶光来到1994年初春,一家名为“北京东方电子集团株式会社”的企业成立,开启市场化、专业化、国际化探索。当年,企业就得到盈利。后来,这家企业更名为“京东方”,开始大踏步提高。
上世纪90年代,液晶显示技能在国外兴起。但在海内,传统CRT显像管电视机依然“一统天下”。不是各大电视机厂商不想要这块“蛋糕”,而是我们没有这方面的核心技能,受制于人。“缺屏少芯”是很长一段韶光中国电子信息家当面临的困境。
1998年,京东方明确提出进军液晶显示领域,开始计策布局与技能积累,并于2003年在北京培植了中国大陆首条依赖自主技能的第5代TFT-LCD液晶屏生产线,结束了中国大陆“无自主液晶显示屏”的历史。
这一年,小“电视迷”王大巍已经成为北京科技大学的博士。他专注于研究偏光玻璃的光学性能,探索在液晶显示屏上的运用。“科研要做事运用,在海内搞液晶屏研究,去京东方肯定是最好的。”他绝不犹豫,加入了京东方的技能团队,为占领“液晶屏”难题而战。
2004年,正在跑步提高的京东方意识到技能力量在各分厂过于分散,不利于前沿产品的研发,决定整合组建集团层面的技能部门。各路豪杰集结,蕴含无限创新聪慧。王大巍和同事们有了一展技艺的天地。液晶屏研发全面加速,从开拓、中试,再导入量产,一大批色彩、视角、比拟度等提升画面质量的技能应运而生。
弯道超车以“柔”制胜
2009年,一部3D科幻电影《阿凡达》红遍环球。电影里,潘多拉星球上的科研职员随手一划,就可以将打算机屏幕上的内容复制到一块透明板上,然后带去其他场所利用。当时就有不少人惊呼:电脑还能这么用!
这一年,在位于亦庄的京东方实验室里,王大巍带领同事启动研发比《阿凡达》里更具想象力的影像显示器件:让画面可以像字画一样卷起来。这便是柔性显示。这是十分前沿的技能,国外有个别显示屏领军企业正在做预研究,海内连学术科研资料都很少。“我们得动手了,否则只能跟在别人后面。”京东方决定单独组建柔性屏研发团队,由王大巍领衔。
当时,市场上主流的显示屏还是TFT-LCD显示屏。这是一种薄膜晶体管液晶显示器。依赖外界导入光源发光。
柔性AMOLED屏幕的技能路线完备不同。它可以自发光,这就比LCD显示面板减少了背光源与彩膜基板,整体可以更加轻薄。但要做成波折,屏幕基板材质至关主要。最早团队也试图与LCD一样,选择玻璃,但很快创造,玻璃的厚度必须小于100微米才能实现柔性波折,此时它易碎的缺陷暴露无遗,量产后的良品率很低。
必须重新探求材料。科研团队筛选出了面板研制常用的数十种材料,逐一测试,终极锁定了一种名叫聚酰亚胺的工程塑料。做成薄膜后,它具备非常精良的波折性能,可以卷曲,还能折叠。其余聚酰亚胺还可以耐最高500℃的高温,完备适应显示屏生产工艺的哀求。
柔性AMOLED工艺十分繁芜,在制备显示面板的工艺流程中,膜层搭配、屏幕混色、贴合等均可能会碰着难点。比如在薄膜蒸镀环节,哀求红绿蓝三原色的蒸镀区域绝对不能交叠,否则某一子像素的发光材料蒸镀到临近不同颜色的子像素发光区域,就会造成屏幕混色。研发职员经由反复研制测试,终于得到了高风雅的金属蒸镀掩模板,并对相应设备进行极其细致的调节设置。
困难还有很多。研发柔性AMOLED屏涉及至少50多道工艺,每一道工艺用什么设备,用什么技能方案,都得逐一摸清。最忙的时候,研发职员春节都是在事情岗位上度过的。
作为“领队”,王大巍的压力更多的在于内心。他明白,技能方案的选择不能错,由于这涉及后面中试、量产生产线的培植,投入资金将以亿打算。如何开释自己的巨大压力?王大巍选择了跑步。那段韶光,跑步成了他事情以外最“常态化”的生活。在事情间隙,他去跑步,碰着思考的“难关”,他也出门跑步,几百米、几千米,用脚步丈量大地,用加速的呼吸和心跳让自己安静下来,“这时候思维会变得非常清晰。”王大巍说,很多决议都是在跑步的过程中做出来的。
正当科研团队全力以赴攻关时,外洋的同行也在朝着柔性屏运用方向进发。2014年,京东方操持在四川成都培植一条屏幕生产线,最初操持投产高性能液晶屏。但理解到外洋同行也已经在研发可折叠柔性显示技能,并且打算培植试验生产线时,王大巍心急如焚。他一方面带着团队加快了技能攻坚速率,一方面竭力建议总部改变原操持,尽快投建柔性屏量产线。终极,京东方果断决定放弃原操持,改建中国首条柔性AMOLED生产线。
2017年10月,这条生产线率先实现量产,不但能生产AMOLED曲面屏、全面屏,还能生产AMOLED折叠屏、卷曲屏,可广泛运用于智能穿着、手机、平板电脑、车载显示等高端手机显示及新兴移动显示产品。
紧随着,京东方在四川绵阳的柔性AMOLED生产线也投入量产。
今年,京东方在重庆的柔性AMOLED生产线也已经封顶,量产在即。
如今,在柔性AMOLED显示领域,京东方无论是技能实力还是量产能力均位居环球领先水平。今年上半年,京东方柔性AMOLED显示屏出货量占环球总出货量的20.3%。
一家中国企业,在环球前沿的柔性显示领域,从同步研发,到外折手机柔性屏率先量产,实现了弯道超车,如今正在引领环球AMOLED家当发展。
既柔又韧惊艳消费者
走进京东方的实验大楼,在相信性实验室里,事情职员正利用50倍光学显微镜检讨产品是否符合设计哀求;在折叠波折实验室里,两片薄如蝉翼的AMOLED屏幕正在两套装置的牵引下,分别进行反复卷曲和内外方向折叠。“我们现在研发的AMOLED屏幕既可以实现外折,也可以实现内折,并且画面效果和耐用性都不错。”王大巍自傲地说。
柔性显示如今已经成为环球显示技能的主要趋势。然而目前环球能够实现柔性屏量产,并将屏幕成功导入手机产品,实现手机产品上市的厂商却屈指可数。紧张便是由于手机折叠显示屏对耐弯折性能、高分辨率设计、工艺集成等技能有极高的哀求。
普通地说,如果屏幕是一张纸,肯定是越薄越随意马虎折叠,但手机屏幕毕竟和手机融为一体,须要考虑手机整体的设计限定,要实现屏幕折叠,难度可想而知。“我们的柔性屏已经可以薄至0.5毫米,但要用得好,还须要手机转轴等构造的支持,这方面我们通过和客户互助,研发出最优方案。”京东方团队很清楚,手机厂商也有这个需求。
2017年,海内一家有名手机厂商找上门来,寻求技能互助。两家一拍即合,开始研发运用柔性AMOLED显示屏的高端智好手机。一方精于手机设计,一方是柔性AMOLED显示屏的领军者,强强联合,首次设计出了环球独占的外折AMOLED显示屏智好手机。去年2月,这款手机一发布,惊艳消费者。
选择“外折”的背后还有一段插曲。王大巍说,当时选择屏幕的折叠方案,内折、外折最初都被纳入考量,此时国外的同行已经选择了内折屏的技能方案,由于外折技能难度很高,不仅要办理折叠带来的屏幕折痕问题,还要防止屏幕划伤。“但无论是我们团队,还是互助伙伴,都希望能有打破。这是中国人之前没干过的。”王大巍说,大家憋着一股劲儿,将屏幕材料放在实验室里,卷曲、内外弯折、划伤测试,不断调度工艺,终于得到空想效果。
这种柔性显示屏可以在弯半数径5毫米(险些相称于180°折半)的条件下,实现20万次弯折。这意味着纵然每天折叠屏幕100次,都可以利用5到6年,足以知足正常手机利用寿命的哀求。
此外,京东方团队还对手机折叠显示屏的像素排列办法做了创新。RGB色彩模式是如今在电子产品领域利用最广泛的一种颜色系统,红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变革以及它们相互之间的叠加,可以实现成千上万种颜色。手机显示屏内的子像素也是由红、绿、蓝三种子像素组成。团队通过采取具有自主知识产权的GGRB新型子像素排布办法,让绿子像素数量是红蓝子像素数量的2倍,能够实现同间距子像素内的发光材料占比更大,有效避免烧屏问题。
这又是一次有远见的创新,为将来柔性AMOLED显示屏在像素密度更大的高分辨率电子设备中运用,奠定了坚实根本。
王大巍展示运用了可折叠柔性显示屏的手机产品 本报 和冠欣摄
王大巍在查看柔性显示屏的折叠测试情形。本报 和冠欣摄
打开柔性天下的大门
更多的创新成果正在出身。
京东方已推出数款技能环球领先的柔性AMOLED显示产品:
可折叠WQHDAMOLED全面屏可实现环球最小动态弯折,半径仅为1毫米,这险些犹如折纸,并且它的弯折次数一样可以超过10万次,极大提升了移动终端产品用户体验;
5.99英寸折叠手机及7.56英寸折叠平板电脑等多款整机产品,折叠时为手机屏幕,展开时可作为平板电脑或电脑显示屏利用;
此外,科研团队还将三块5.99英寸柔性屏进行拼接,可实现屏幕防水功能。
一开始研发柔性显示屏,王大巍带领的团队只有十几个人。如今,他的同事人数已经呈几何倍数增长。这是一支无法忽略的创新力量。研发职员坚信:一个柔性天下的大门已经打开。
可波折、可折叠再加上低耗能的柔性屏幕,给了终端厂商巨大的想象空间,也将给人们的生活带来各种崭新的变革。这不仅表示在手机领域,还有电视、条记本电脑、车载显示器、可穿着设备等等。
王大巍描述了柔性屏幕运用设想:它可以一键自动收卷,就像钢笔一样易于随身携带;或者便是一张可以随时折叠放入口袋里的海报,须要用时,取出来展开,直接往墙上一贴,再搭配优柔轻巧的柔性超薄透明键盘,分分钟实现真正意义上的移动办公。
未来我们的汽车空间可能会更宽敞。由于柔性显示屏幕可以更贴合汽车内部的繁芜空间,它集显示、按键等交互设计于一体,我们再也不须要臃肿繁芜的中控台。
我们的家居生活更会变得更聪慧。柔性屏幕让“显示”无处不在:用餐时,把一块“餐布”往餐桌上一贴,放一份菜,“餐布”自动显示每份菜的营养元素和热量值;到家想看电视了,轻轻召唤一声,天花板顶部的“帘布”舒卷落下,影像在“帘布”上涌现……乃至我们的衣服、背包、腕表,都可以随时嵌入显示屏,反正它优柔至极,可以与任何塑料、布料、皮革等紧密贴合。它能自发光,以是耗能小,我们的手机、电脑或容许以实现几天不用充电。
眼下,消费者对柔性屏产品最大的担忧便是价格。那款已经上市的折叠屏幕手机,价格上万元,还是令大多数消费者望而生畏。不过在王大巍看来,这不是问题。技能可以改进工艺,提高生产效率,降落生产本钱,就跟当年的液晶显示器一样,稳稳地走入千家万户。
在这个过程中,王大巍带领的团队也发展为一支拥有超高效率的“铁军”。团队不开务虚会,所有要谈论的事情必须事先形成方案。开会直奔主题,原则上半小时内结束,最长也不能超过1小时。
在一次团队互换时,大家聊起了如今手机在青少年中的遍及。一位同事见告王大巍,实在孩子们根本不会关注他们用的手机是用了柔性屏还是刚性屏,画面清晰、色彩艳丽就好。但有一次,这位同事感想熏染到了自己的研究代价——回到家,孩子把玩动手机说:“有弧度的整块屏幕真好,显示的全体天下都是软软的。”
一瞬间,王大巍无比温暖。
(原标题:以最柔展示天下之美)
来源:北京日报
流程编辑:u020
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