曲面及可挠式触控面板的技术与发展趋势

来源:互联网 作者:—— 时间:2014-09-01 09:11

触控技术 触控面板 可挠式 曲面

  穿戴式装置的流行,带动了曲面与可挠式显示面板的市场需求,而智慧行动装置所必备的触控功能,各厂商也使出浑身解数,发表自家的曲面(Curved)、可卷曲式(Rollable)、可弯曲(Bendable)、可摺叠(Foldable)等可挠式(Flexible)面板技术与触控解决方案,使得曲面触控功能得以在中小尺寸终端产品中实现。接下来我们来看看这些曲面及可挠式触控面板的技术与发展趋势。

  曲面显示技术电子纸开启先河

  曲面显示技术,可以让智慧行动产品赋予更多想像空间。据调研机构TouchDisplayResearch的研究显示,平面或曲面的穿戴式装置将于2023年突破3千万部,其中曲面触控显示市场将于2023年突破270亿美元大关。因此曲面触控显示技术,近年来又成为各界开始注重的话题。

  早在1974年,Xerox(全录)的PARC研究中心(现为PARC研究中心公司)的研究员NickSheridon,开发了第一代电子纸(ePaper)显示技术,开创了曲面显示技术的先河。其原理与特色就是在带电荷的小球中,一面涂上白色,另一面涂上黑色,透过电场改变来使小球上下转动,以呈现黑白两色的画面。该技术一直到2003年,Xerox才创立Gyricon子公司来将其电子纸技术商业化,亦为后续所知的Gyricon技术;但其商业化脚步太慢,2005年Gyricon公司即结束营运。

  而2004年美国陆军在ASU(亚利桑那州立大学)设置了FDC(柔性显示器中心),并与HP(惠普)技术合作,在2008年首度发表了柔韧不易碎的电子纸显示器原型。ASUFDC后来转向投入OLED显示,随后于SID2012发表最大的OLED可挠式全彩显示面板,尺寸为7.4寸,由混合氧化物薄膜电晶体(MixedOxideTFT)研发而成。

  ASU强调,该面板材料可让生产厂商能重复使用既有生产线来生产,不需额外投资其他设备,更符合成本效益。其面板的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜基材,便是采用日本TeijinDuPontFilm(帝人杜邦薄膜)公司的Teonex产品,具耐热性和表面平滑性,并快速导入量产。

  在2000年成立的英商PlasticLogic,专精于聚合物电晶体与塑胶电子领域,并生产彩色和单色的塑胶可挠式显示器,采自家专利的有机TFT(OTFT)技术,具摔不破、可扭曲等能力。该公司于2004年推出自己的塑胶萤幕,可应用在报纸、电子书等产品,并在2010年宣布将推出自己的QUE电子书(但后来计划取消)。

  随着公司策略改变,2013年PlasticLogic开始推出单色电子纸技术(即元太科技的EInk技术)与彩色OLED显示技术的各种软式显示产品,并于东京展示出由16片10.7寸的单色可挠式显示器所组出来的42寸超大软式萤幕原型产品。

  在前面几家公司研发成果的累积下,2004年加拿大皇后大学HumanMediaLab(人类媒体实验室)开始进行PaperWindows开发计划,并于2007年公布有机人类介面(OrganicUI;OUI)新名词,用以形容操控非平面/非刚性显示技术的电脑产品,此名词亦被纳入ACM(电脑协会)的期刊内。

  该实验室于2010年与ASUFDC合作,开发出PaperPhone——全球首支电子纸显示的手机,透过手势来操控。该实验室亦与PaperLogic及Intel合作,在CES2013发表可挠式PC与多萤幕电子纸平板电脑原型机PaperTab;随后4月再加码发表MorePhone——世界第一支可挠智慧原型手机,可透过触控或弯曲萤幕的方式来操控电脑。

  其他可挠电子纸技术研发部份:友达在2009年曾发表其与SiPix(达意科技,2012年已并入元太科技)合作的可挠电子纸技术;LG也在2010年展出其19寸可挠式E-Paper原型产品;而Sony则是在2014年发表13寸电子报纸(采EInkMobius技术)。

  OLED搭配塑材曲面显示大进化

  在行动装置大量采用FlexiblePCB(软式印刷电路板)时,也有厂商尝试以塑胶代替TFT的玻璃,让既有的TFTLCD、OLED也具备可挠特性,成为2005年之后各科技大厂竞相投资的显示面板技术,正式产品在2010年之后才陆续上市。

  2011年Nokia展示其Kinetic可挠式OLED面板以及概念手机,可透过弯曲的幅度来控制手机,但未正式量产。随后在SID2014展与SEL(半导体能源研究所)和AFD(AdvancedFilmDevice)公司展示其可双折、三折的5.9寸手机OLED显示面板,解析度达1280x720,249ppi。

  该产品采用特殊面板制造技术,在彩色滤光片、OLED和TFT面板层之间夹入密封剂和可弯曲底层基板,使其弯折时最短半径达2mm、4mm,并可承受10万次折叠。虽然产品比两大韩系面板厂还晚到,但据悉苹果将可能采用其技术,应用在穿戴式产品上(如iWatch)。

  Sony早在2005年便与理研(RIKEN)合作,投入可挠式显示技术的研发。自2007年推出世界首部OLEDTV之后,其在2010年展示其4.1寸可卷曲式的以OTFT驱动之OLED显示面板,随后2012年展示9.9寸OLED可挠式面板,具960x540,111ppi解析度。曲面显示技术练兵成熟之后,便在IFA2013展出世界首部65寸曲面LED电视,搭配自家Triluminos原色显示技术,呈现出更逼真的画质。但手机则尚未有曲面萤幕的推出计划。

  三星(Samsung)取得OLED技术后,其ContourDisplay曲面玻璃萤幕于2010年首度出现在与Google合作的NexusS曲面手机上,采4寸SuperAMOLED平面面板,配置曲面玻璃来达成。随后三星于CES2011首度发表了真正可挠式AMOLED4.5寸面板。

  三星曾于2010年并购具EWD(ElectrowettingDisplay,电湿润显示)技术的Liquavista公司,因迟迟无法将EWD技术商业化,后来于2013年再转售给Amazon,自己则专注在OLED的研发。其可触控小尺寸产品命名为SuperAMOLED;至于可挠式触控面板则命名为Youm,于CES2013首度公开;随后在8月发表KN55S9C曲面电视(55寸OLED);10月发表全球第一支GalaxyRound曲面手机(采5.7寸AMOLED多点触控面板),并在MWC2014展发表GearFit智慧手环(采1.84寸曲面AMOLED触控面板)。但其面板虽可弯曲,但机身却不可弯曲,故不能称为可挠手机/手环。近期于2014年7月再发表U7800(78寸)与U6000(55寸)系列的曲面电视,具有曲面与平面两种选择,采4200R黄金曲率设计。

  后发先至的LG,在可挠式面板的研发上主要以POLED(PlasticOLED)为主,具备超轻薄特性,展现其曲面显示技术的领先地位。在CES2013发表55EA9800曲面电视(55寸OLED),以仅4.3mm的机身厚度赢得市场惊艳;在10月也发表GFlex可挠式手机(采6寸POLED多点触控面板),700R的曲率半径,其机身具备曲面韧性抗压且有自愈能力,搭配可弯曲电池设计,故LG称之为世界首支可挠式手机。

  LG近期2014年7月发表105寸的21:9弧形电视,采高超宽萤幕显示,以回敬对手。此外,LG在2014年7月更发表18寸「半透明」OLED可挠式显示面板,解析度1200x810,具30%透明度,挠曲半径达3mm,将带动未来透明可挠显示面板的新应用。

  至于华硕则是在COMPUTEX2014展示世界首部32寸LED曲面显示器概念产品,具2560x1440WQHD解析度,跟大厂一同加入曲面显示的热潮。

  可挠式触控技术软板替代性方案

  自2013年起,曲面萤幕产品正式开打,各业者便提出不同的触控解决方案。以三星GalaxyRound为例,其采用On-cell触控技术,搭配玻璃基板。而LGGFlex则是搭配塑胶基板。苹果则在2010年申请「曲面触控感应器」制作工法专利,并在2013年底正式公布。该技术采自家薄膜导体叠层设计,在基板上先覆盖导体薄膜,然后透过压印程序,将基板改变成弧形之后,再经高温加热固定成曲面形状,这种工法可确保触控感应层不易变形,以生产波浪状的可挠式触控萤幕,并应用在自家的手机、平板、电脑等产品上。

  除了上述大厂的解决方案以外,各业者也提出各种曲面触控技术,像是采用ITO(氧化铟锡)替代品,来降低材料成本,同时以薄膜软板来提供可挠式解决方案。例如:宇辰光电(eTurboTouch)和明兴光电(UniDisplay)皆发表OFS(OneFilmSolution,单薄膜方案)的可挠式触控面板,采用Cambrios的奈米银来取代ITO材料;宸鸿(TPK)则是透过导入可挠式基板,搭配OGS模组技术,以实现在不同曲度下展现高画质图像的能力。

 

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