柔性屏除了OLED發展路線之外，還有一些與眾不同的發展路線，其中之一是柔性LCD屏——由于LCD面板與OLED面板結構上的差異，兩者的柔性屏線路也是不一樣的。

OLED屏幕在對比度、色域、刷新率這些顯示參數上固然不錯，做成柔性結構在自由度上也更高，但其生產成本高昂——所以三星Galaxy Fold、華為Mate X這些折疊屏手機價格居高不下。柔性OLED顯示屏成本高的原因主要在于：材料成本高、生產工藝復雜、大屏良率低。

另外，應用柔性基板的OLED顯示屏適用于消費電子產品問題不大，但對于汽車等類型的產品而言就不一樣了。因為OLED亮度與其壽命成反比。而汽車不僅要求部件耐久性，而且要求屏幕亮度足夠，柔性OLED就較難滿足這樣的需求。

所以我們看到，柔性LCD屏——典型如FlexEnable在推的柔性OLCD（有機LCD）屏幕不僅成本明顯更低，在類似汽車這樣的應用領域，能夠補足柔性顯示技術應用的短板。OLCD也因此成為我們理解柔性LCD屏幕的一個重要窗口，它本身也為LCD實現柔性化，同時兼顧低成本指明了方向。我們為此采訪了FlexEnable公司策略總監Paul Cain先生。

“OLCD能夠將柔性顯示技術引入了顯示行業的許多細分市場，在這些細分市場中，柔性AMOLED技術在成本和性能等方面都不適合。例如，當今柔性AMOLED可用于智能手機和智能手表，而需要更大面積、更低成本（OLCD的成本大約比OLED低三倍）或更長使用壽命的應用則更適合于OLCD，特別是汽車顯示器和數字標牌等需要高亮度和曲面顯示的應用。”Cain先生表示。我們期望通過與Cain的對話，以及OLCD這個類型的產品，來談談柔性LCD屏幕未來可能的一個重要發展方向。

“掰彎”LCD第一步：TFT層改用有機材料

當代主流的LCD屏幕包含兩部分，一部分是針對每個像素提供的連接和電極，稱為背板（backplane）；另一部分是前面板（frontplane），主要是液晶單元。其層級結構大致如下圖所示，這里不再詳述LCD顯示屏的具體原理：

圖片來源：FlexEnable

前面板部分的液晶單元通過電壓來偏轉液晶分子，控制背光的通過與否。液晶單元位于兩片偏振片（polarizer）之間。它們整體上類似于光電開關，在不同的區域選擇性地開和關。這部分在柔性LCD與普通LCD上雖有區別，但區別不如背板部分來的大。

柔性LCD屏幕的核心，主要在背板上。它與普通玻璃基板的LCD屏幕，核心區別主要體現在兩個方面：第一是背板部分的TFT層——至少我們看到FlexEnable的OLCD技術是這樣。

主動矩陣LCD的背板——即TFT的存在，是因為近代顯示屏的像素變得如此之多，而且每個像素還有幾百個灰度級要做調整——因此就出現了單獨、精準控制這些像素的晶體管，每個像素都有獨立的晶體管電路去做控制。一般一個晶體管控制一個像素，TFT就像像素的明暗調節開關一樣。

屏幕TFT層的這些晶體管一直以來也是基于硅制造的，這就決定了工藝流程伴隨著高溫等各種嚴苛制造條件。這一點在早前介紹柔性OLED面板的文章中，我們就提到過。也因此，顯示屏也就只能基于玻璃基板材料生產。因為玻璃是少有的同時具備耐高溫和高透光特點的材料。

絕大部分柔性OLED面板采用LTPS（低溫多晶硅）的TFT。雖然叫“低溫多晶硅”，也可能需要達到500℃的高溫。

OLCD在技術上，針對這個問題采用的方案是改用有機聚合物材料來造TFT層的薄膜晶體管，所需溫度低很多（FlexEnable的數據是可以達到100℃，據說是“已經實現工業化生產的最低溫晶體管工藝”），而且讓TFT層具有柔性屬性。這在整個生產流程上自然能夠幫助降低工藝難度和成本。其中關鍵的有機半導體材料叫做FlexiOM——是去年FlexEnable從默克公司收購的一種OTFT材料。

這樣的晶體管可直接構建于塑料薄板材料之上（柔性LCD的基板也必然選擇具備柔性的聚合物材料，下文將會提到）。這就是FlexEnable一直在宣傳的OLCD顯示屏的核心所在，字母O代表的是有機材料。這種FlexiOM材料相比非晶硅的電子遷移率更有優勢（在量級上與多晶硅還是有差距），電流值相比非晶硅和多晶硅更低，偏壓應力穩定性比較好。

實際上OLCD的TFT層還有一些講究，比如說TFT薄膜晶體管陣列需要連接到傳統硅芯片電路。這就要求在bonding流程中，在不破壞塑料基板的前提下，保證與硅芯片的連接足夠可靠。低溫工藝在此就變得很重要，bonding粘合材料以及背板電路設計需要配合傳統驅動芯片。此外，傳統硅與氧化物技術采用真空沉積工藝，而OLCD采用溶液涂膜（solution coating）工藝，如柔性印刷（flexographic printing）或者slot-die coating，用以制造OTFT堆棧，這其中還是需要技術積累的。

這種OTFT制造工藝與材料，實際不僅面向LCD屏幕。Cain先生告訴我們：“除了OLCD之外，FlexEnable的OTFT平臺和材料還有許多未來應用，包括超薄和柔性生物識別傳感器、X射線檢測器以及可穿戴/可嵌入生物傳感器等。”

基板材料也換掉

上面提到的這種可在低溫下制造的有機TFT層，作為LCD背板，是柔性LCD屏幕的主要技術之一。而如前文多次提到的，柔性LCD的另一個關鍵還在承載TFT及上層的基板（substrate）材料上。

如我們在探討柔性OLED屏幕的文章中所說，柔性OLED需要將玻璃基板換成具備更大可彎曲性的基板材料。不過在柔性OLED屏幕制造流程中，由于高溫的關系，基板材料的選擇限制很大——因為在這種情況下，既要求材料具備較好的透光性，又要求材料耐高溫（以及經受退火、腐蝕等工藝流程），而且還必須具備柔性特質。所以柔性OLED顯示屏，因為成本、良率各方面的制約，應用集中在智能手機、手表這樣的小屏設備上。

前文就提到，OTFT實際上很大程度解決了高溫的問題（下文將提到的液晶單元某些部分也不再需要高溫），所以基板在材料選擇時就寬松了不少，可包括生物基（bio-based）材料。OLCD的基板，采用的是一種名為TAC（tri acetyl cellulose，可能也有選擇聚碳酸酯材料）的透明柔性材料。這是一種纖維素材料，可以從木漿這樣的天然原料中制得。可想見制造成本是比較低的。實際上TAC材料存在于顯示屏供應鏈也幾十年了，主要應用在偏振片上。

在OLCD的制造過程中，TAC薄板也需要貼在玻璃支撐層上，“采用傳統的膠粘工藝，將低成本的塑料薄板附著在玻璃上，然后使用低溫有機晶體管工藝來制造相同的電路”。

而在整個制造流程最后，TAC基板還是要從玻璃支撐層剝離下來。聽起來似乎和柔性OLED制造時，最終的激光剝離過程類似。不過FlexEnable在技術介紹中說，對OLCD而言不需要昂貴的資本支出，采用“非常簡單的‘釋放’工藝”就能將TAC從玻璃上取下。“這種簡單的工藝，是OLCD成本低的關鍵所在，不僅是因為產量高，而且是因為玻璃支撐層可以重復使用。”

上述TFT及基板，可以看做是OLCD代表柔性LCD顯示屏，與普通LCD顯示屏的主要差異。在整體的面板結構，以及工作方式上，OLCD與傳統玻璃LCD是基本相似的。而且FlexEnable表示，其制造技術、設備也一樣。OTFT工藝可以融入到現有的平面面板顯示制造流程中，所以其投入，以及成本是遠低于柔性OLED的。應用到筆記本、顯示器、電視這樣的大屏設備上也就壓力不大了。

“OLCD疊層利用了現有LCD供應鏈中的許多材料（起偏器、背光、LC材料和其他材料），因此，柔性顯示器的成本結構類似于玻璃LCD。 OLCD的制造步驟數量與玻璃LCD相似，并且該工藝過程能夠利用現有的a-Si TFT LCD生產線。這使得OLCD成本比OLED等其他柔性顯示器低得多，因此可以經濟高效地將顯示器尺寸擴展到與LCD類似的較大尺寸。”Cain表示。

OLCD的其他層

除了OTFT背板、柔性基板之外，實現柔性LCD還有一些層的柔性化是比較關鍵的，比如柔性背光。所有的透射LCD都需要背光。LCD面板的背光大體上可以分成兩種，一種是側入式（edge-lit）背光，一種是直下式（direct-lit）背光。側入式背光的LED光源在整個面板的側邊，然后通過導光板提供均勻的背光。

側入式背光解決方案本身是可以彎曲、實現柔性化的——不過采用足夠薄的導光板，才能達到相應的曲面形態，這又會影響到背光的亮度。所以直下式的背光，采用LED陣列作為背光是比較合理的方案。直下式背光本身在實現LCD的分區背光、HDR方面就有優勢，LED陣列又能很容易地通過形成曲面，去匹配顯示屏本身的形狀。

在液晶單元（LC cell）方面，傳統工藝基于玻璃是有原因的：這對于在顯示屏生命周期內維持一致的單元間距是有價值的。所以在塑料薄板之上構建液晶單元也需要專門的工藝技術，才能確保單元間距的穩定。FlexEnable在這方面也宣稱有專門的專利技術。

另外還有色彩filter部分——傳統的玻璃色彩filter在處理流程上，經常需要有高于200℃的溫度。針對這部分，FlexEnable也開發了一套工藝，令最高處理溫度也在100℃，也就能夠適用在前文提到的TAC柔性基板上了。不少材料企業如今都在生產彩色光刻膠（color photoresist），達到原本玻璃可達到的色度和尺寸，同時又將工藝溫度控制在100℃。

在了解FlexEnable這種OLCD的技術介紹過程里，我們對于這類產品是否對屏幕畫質產生影響還是有所懷疑的，畢竟多層薄板材料發生了變化。不過Cain先生在此前撰寫的文章中有特別提到，傳統玻璃LCD的玻璃背板（包含TFT），以及玻璃前面板（包含色彩filter）在厚度上是比較可觀的，某些高端超薄LCD的玻璃，最終可將厚度控制到200μm。

而OLCD將OTFT直接構建在塑料薄板之上，并且采用TAC作為基板，僅40μm厚度。這對于整體縮減厚度，以及重量是有價值的。而且在厚度上的縮減，也有利于提升顯示畫質——主要表現在更厚的面板，容易產生一些不良的光學效應（如一滴水滴在屏幕上，或者屏幕有劃痕的時候，能夠從不同角度看到彩色的子像素），更薄的塑料基板能夠減少這樣的問題。

與此同時，如前文所述采用直下式背光有助于實現分區背光、HDR。與此同時，現在還有一種dual cell雙單元結構（堆疊兩個像素單元）在LCD屏上顯示更純凈的黑色，就能增加畫面對比度。如果用玻璃的話，整個面板就需要4層玻璃結構，讓設備變得很厚。OLCD則可以解決這方面的問題。

雖然我們認為在色準、色域、色深之類的問題上，OLCD這類屏幕具體表現如何或許還待觀察，即便FlexEnable的資料反復強調它不會對光學性能造成影響。

另外，我們目前并不十分清楚，柔性LCD是否可以實現柔性OLED那樣的可折疊設計，或是僅固定在某一個曲率的形態上——畢竟可由用戶靈活折疊、卷曲的要求，對顯示面板而言仍是十分巨大的挑戰。Cain先生表示“我們在薄板上構建的晶體管可以實現小到0.1mm的彎曲半徑，而不會影響晶體管的性能。”

柔性LCD屏，更適合用在哪些場景？

實際上，OLCD如果不做成柔性形態，在平面顯示屏領域似乎也有技術層面的優勢，主要是更薄、更輕。但由于其工藝及材料的關系，將其應用到某些固定曲面形狀的產品上，仍是其主要優勢所在，而且成本并不會很高，畢竟FlexEnable始終在強調轉向柔性OLCD生產，并不需要從頭建立新產線。

在具體的應用上，FlexEnable為其OLCD設定的主要場景包括了智能家居（比如智能音箱、咖啡機這些可能需要特定形狀屏幕的設備）、汽車（融入內飾設計的多個曲面屏幕）、筆記本/平板（對折邊緣，可以實現無邊框屏幕）、機器人、可穿戴設備（如屏幕環繞手腕的智能手表）、大屏應用（如電視、零售領域推廣用的屏幕等）。

Cain說：“我們正在著重推廣一些目前沒有可行柔性顯示解決方案的顯示器市場，它們對于尺寸、成本、亮度和使用壽命具有更高的要求，其中包括筆記本電腦、平板電腦、智能家居、汽車、電視和數字標牌等，這些市場總共具有大約800億美元的潛力。”

“我們目前與一些顯示器制造商正在進行積極的合作計劃，有望在2021年使他們的OLCD投入生產，之后市場將可以采用包含我們技術的產品。同時，我們正在與一些藍籌OEM和一級廠商合作開發原型項目，能夠展示我們的技術實力，并帶動市場對OLCD的需求。”