第一款折叠屏手机发布已经一年多了。市场上已经有折叠屏手机了，比如三星Galaxy Fold、华为Mate X、三星Galaxy Z Flip、摩托罗拉Moto Razr 2019、玉柔科技FlexPai等等。看起来可以统计的车型数量并不算少，但消费者能不能买就另当别论了；对于消费者来说，折叠屏产品似乎还很遥远。
随着折叠屏技术的出现，也有折叠屏手机的脆弱口碑。三星在柔性屏技术上的投入已经超过10年，但在Galaxy Fold推出后不久，就面临着屏幕显示异常、膜分离等问题。对于华为Mate X这样的第一代折叠屏产品来说，只有用指甲轻轻捏一下屏幕，才能留下永久的、无法修复的凹痕。即使三星第二代折叠屏产品Galaxy Z Flip号称改进了工艺技术，但从硬度测试来看，还是相当容易划伤屏幕表面，折叠部分甚至可能因为室温过低而断裂。
像折叠屏这种脆弱的属性，进一步拉大了它与普通人的距离:当人们花2万元买一部折叠屏手机时，需要思考每天早上闹铃响起时是否没有剪指甲，伸出手去触摸屏幕……这种体验依然让人望而生畏。
三星银河折叠
华为Mate X
折叠屏:柔性显示技术的高级阶段
首先要划定讨论范围:我们说的柔性显示或者折叠屏是什么意思？如果按照不同的显示面板技术来划分，众所周知，LCD和有机发光二极管在大方向上都有各自的柔性发展路线——但LCD柔性显示相对特殊，不是我们讨论手机折叠屏的主流技术。
从光电材料的角度来看，其实不仅仅是LCD和有机发光二极管，电泳显示技术和Gyricon都可以灵活，这在电子书和电子纸中比较常见。市面上有很多这样的柔性显示产品，大多以读写为主。但这不是本文的主体。
如今，柔性显示和折叠屏技术，尤其是柔性OLED面板，在手机和移动设备上相对流行。本文在谈到折叠屏和柔性显示时，除非另有说明，否则特别提到OLED。讨论的范围很明确，另一个需要解决的问题是，柔性显示和折叠屏是什么关系？
一般认为，柔性显示技术的发展可以分为几个不同的阶段。第一阶段是曲率固定的柔性屏幕，即屏幕已经呈现曲面特征，但最终产品的曲率是固定的，用户无法控制。这在很多年前就已经实现了。以三星Galaxy系列手机为代表，华为近两年的旗舰机也采用了这样的所谓“3D曲面屏”；很多显示器和电视产品也有这样的设计。
第二阶段是灵活卷曲的展示；第三阶段是可折叠展示；第四阶段是全柔性显示器，可以随意折叠和拉伸。其中，第二阶段的可弯曲和卷曲的屏幕在许多显示技术展览中都可以看到。第二阶段和第三阶段的重要区别是弯曲半径明显不同。展览中经常看到的可弯曲屏幕的弯曲半径比较大。第三阶段的折叠意味着非常小的弯曲半径，技术水平比第二阶段要难实现得多。
就弯曲半径而言，三星Galaxy Fold这种内折屏的面板技术难度大于华为Mate X，因为前者的弯曲半径明显小于后者。但就整个产品而言，后者在铰链和结构设计上难度更大，超出了本文的范围。
因此，折叠屏是柔性显示的高级阶段，即使它不是最终形式。折叠屏在实际应用中的价值在此不再赘述:至少对于移动设备来说，折叠屏本质上是将屏幕较大的设备放入口袋中，以提高便携性。
如何打造灵活的有机发光二极管
要了解折叠屏为什么这么脆弱，需要了解屏幕的结构和具体的制作方法。如今，手机和电视上常见的有机发光二极管显示器是AMOLED面板，其结构包括基板、阴极层、有机分子层和阳极层——这些整体部分构成了有机发光二极管前面板；；当然也需要TFT阵列层——这部分就是我们常说的背板，本质上就是一个控制电路。
有机发光二极管屏幕结构
有机发光二极管的发光原理是电致发光。当它成为屏幕的最终形态时，也需要对面板进行封装；传统手机AMOLED屏幕的上盖板是密封玻璃。
为了使这种屏幕具有柔性，要求每一层都是可弯曲和可折叠的。没有触摸板，最外面的保护材料等等。它们都需要灵活和可折叠。大方向上，有机发光二极管前面板和TFT背板要做成可弯曲可折叠的形状，问题可能不是特别大。但传统AMOLED显示屏的基板、上盖板和最外层保护层都是玻璃材质。
常规玻璃弯曲范围小，所以至少这几层材料必须换成柔性材料——对用户来说最直观的就是康宁的“大猩猩”玻璃不能再作为外层。这也成为柔性显示器制造中的第一大挑战——基板和盖板材料的选择；由于OLED面板的制造工艺，基板的材料选择其实非常有限。
OLED面板制造需要经过蚀刻、溅射、蒸发、切割等各种工艺。，材料需要承受各种高温和腐蚀环境；在柔性面板的制造过程中，有UV剥离等工艺，因此在材料的选择上有最基本的要求。
在这里，我们可以单独谈谈上面提到的TFT层。这一层材料根据开关元件来划分。LTPS和IGZO现在相对受欢迎。LTPS是柔性显示器制造技术的主流，也是三星、BOE等面板厂商开发柔性显示器时采用的常见方案。LTPS可以在比传统方案更低的温度下合成；然而，即使在相对较低的温度下，也可能需要达到600℃或更低。
玉柔科技公司采用了一种叫做ULT-NSSP的技术。根据玉柔的说法，这种更低温度的技术可以进一步降低成本——看来玉柔在柔性显示器的开发上有别于其他面板厂商，具体效果未知。无论如何，较低的温度对制造商来说总是更有价值的。
柔性AMOLED面板的制造工艺
相对而言，柔性面板的制造工艺与传统的刚性OLED面板在前期相似；早期需要玻璃支撑层，但有激光剥离工艺，即整个面板与玻璃支撑层分离。
经过这么多工序，比如上面提到的TFT制造时的高温，或者是比较高的温度，现在还能静止不动的材料已经不多了。由于很难选择玻璃作为基材，仍然需要保证透光率，加上柔性和可折叠的特性。PI是一种塑料薄膜，在工业上应用广泛。当然，这里有一些技术细节无法一一列举。例如玻璃基板可能需要采用PI镀膜方案，在支撑层和PI基板之间需要有剥离层。
柔性显示器的面板结构
每一层都必须弯曲和折叠
事实上，超薄玻璃也是一种可以弯曲到一定程度的替代基板材料。毕竟玻璃的热稳定性更高，透明度更好，但还是受到弯曲程度的限制。除了基板材料的选择，柔性面板还有一些问题需要考虑。
例如，导电层上的ITO一方面需要较低的温度工艺，另一方面ITO沉积在塑料基板上，这可能会在拉伸应变方面造成很大的问题。此外，薄膜晶体管层也受到弯曲的影响，弯曲不仅会受到外力的破坏，还会受到其他层热膨胀/收缩产生的力的破坏，并且对湿度非常敏感。TFT层除了上面提到的LTPS，OTFT也是柔性面板的替代者。
像弯曲这样的动作，特别是弯曲半径小到可以对折的时候——想象一本书沿着封面中间对折，内环的书页和外环的书页对折后变形状态会不一样；为了适应这种弯曲，所有的页面都对折，整本书的不同位置必然会产生不同程度的变形。屏幕也是多层结构。当然，屏幕面板没有书本那么厚，但面板各层的材料和工艺不同，变形能力和热膨胀特性也不同，会对折叠动作造成相当大的阻碍。
不难想象，使用带折叠屏的手机时，折叠次数增加，很容易出现膜分离、膜滑脱甚至直接脆化的情况——就像一本书对折后不同页面的位置关系与平展状态下有很大不同。所以折痕问题不难理解，就是产生的变形很难恢复——可能是表面材料无法恢复，也可能是其他层的材料。
在处理这些问题时，不同的面板制造商有自己的解决方案。例如，钝化结构增加了缓冲层、无机防水层、粘结层等。软缓冲层可以在很大程度上抵消弯曲过程中产生的力，减小弯曲半径。
在2020年3月的玉柔发布会上，公司提到建立智能力学仿真模型，形成材料力学参数数据库——不同材料层的各种参数，以及材料物理特性的仿真，并结合实验对比；通过这个仿真模型，我们可以找到更好的堆垛方案和材料选择。
探索中的包装技术
但在使用折叠屏手机的过程中，除了折叠动作本身带来的破坏性外，显示和触控故障往往来自面板内部的水分和氧气的入侵，导致问题严重。因为有机物质容易氧化水解。因此，对水和氧气的阻隔对于柔性面板尤为重要。
这涉及到包装技术。如上所述，传统有机发光二极管屏幕和柔性屏幕在包装要求上有很大的差异。前者形式固定，应用于手机、电视等终端产品后，环境相对稳定；然而，由于后者的灵活形式，包装需要从各个方面进行保护，尤其是水和氧气的屏障。
这是目前市面上销售的折叠屏手机在使用过程中屏幕部分显示区域出现故障的主要原因；至少就目前的情况来看，柔性面板的封装技术似乎还没有那么成熟。
多层薄膜封装是一种常见的方案:多层薄膜通常是无机层和有机层交替重叠，每个有机/无机层堆叠形成一对；当多层膜多于3对时，水-氧阻隔性能可提高3~4个等级，WVTR也可相应提高。有机层越薄，越有利于形成均匀的层。同时，该有机/无机对不应超过5对。一般来说，实际性能取决于材料和工艺。
三星采用了一种叫做Barix的多层薄膜封装技术，这是美国Vitex公司的商业技术，现在广泛应用于柔性薄膜封装。Barix多层膜在很大程度上可以满足某些规格。Barix镀膜塑料薄膜也可以作为透明基材。
但是，Barix技术也面临一些挑战，比如较早溅射AlOx薄膜的一些固有缺陷。这项技术还需要面板进出沉积室多达6次，成本相对较高。氧化物沉积是大大限制整个过程速度的一个步骤——当然，针对这个问题的技术开发一直在继续。在柔性有机发光二极管的制造过程中，包装已经成为整体成本的一大部分。
