PaperClip × 柔宇科技 你究竟需要怎样的屏幕？
屏幕，这些方形的、坚硬的黑色平面，已经成为人类最重要的信息窗口。它们在过去的一个世纪里，不断提升着显示效果，逼近人眼视觉的感知极限。
但你有没有想过，为什么这些屏幕非得是坚硬的平面？
不久前，来自深圳的柔性电子生产商柔宇科技，向我们展示了他们的第三代蝉翼全柔性屏。
这种像纸一样轻薄，又能任意弯折的屏幕到底是怎么做出来的？从硬到软，这种柔性屏究竟会怎样改变我们的生活？
今天你看到的大部分屏幕，主要分为液晶屏幕（LCD）和发光二极管屏幕（LED）。
液晶屏幕的显示核心，是液晶。
常见的液晶屏幕，采用的是扭曲向列型（twisted nematic）结构：用于固定的基板上覆盖有电极，液晶被添加在两层方向相互垂直的偏振片之间。
正常状况下，液晶分子具有的螺旋状排布，能让透过第一层偏振片的光线偏转 90 度，透过第二层偏振片。
而当一部分液晶层两端的电极通电时，液晶分子会重新排列，使得这部分光线偏振方向改变，不再能通过第二层偏振片，显出黑色的图像。
在这个基础上，再添加能发出强白光的光源和导光板，由红绿蓝三原色组成的滤光片，以及无数个附着在玻璃基板上的 TFT —— 薄膜晶体管，就能独立控制每个像素上液晶所能透过的白光亮度。
不同亮度的光，通过红绿蓝三原色滤光片之后，就能组合出我们最终看到的各种颜色。
但是，当你用手指按压液晶屏，就会看到这种颜色杂乱的水波纹。这是因为按压会破坏液晶分子的稳定排列，进而影响色彩显示。
所以，要想实现弯折，液晶是最大的阻碍。
这也使得液晶屏只能停留在刚性曲面屏阶段，把液晶层和其它各层结构制作在已经弯曲好的玻璃基板上，就能弯曲，但仍然无法真正实现弯折，根本算不上柔性屏。
那如果不用液晶呢？
这是 LED 屏，每个像素都是一组独立控制亮度的发光二极管，不依赖完整的液晶进行透光显示，让发光结构的弯折有了可能性。
而应用在手机上的 OLED 屏幕，则采用了无数个肉眼难以分辨的有机发光二极管材料作为发光单元。
柔宇向我们展示的全柔性屏，就是 OLED。它不是那种一次成形、不可弯折的 OLED 固定曲面屏，而是可重复弯折的「真」柔性屏。
柔宇还表示，这块屏幕是采用独有的超低温非硅制程集成技术（ULT-NSSP）制造的，和市面上其他的 OLED 柔性屏完全不同。
市面上的柔性屏是怎么做的？柔宇所说的「超低温」又意味着什么？
今天市面上常见的 OLED 屏幕，每个发光二极管都需要薄膜晶体管 TFT 来控制。
在生产 TFT 时，需要先在玻璃基板上沉积一层非晶硅。但非晶硅对电流阻碍很大，还需要经过 308 nm 波长的准分子激光照射，将非晶硅转化为对电流阻碍更小的多晶硅。TFT 的晶体管结构，就是在这层多晶硅上雕刻的。
这种工艺叫做 LTPS（Low-temperature polycrystalline silicon）——低温多晶硅工艺。
在这种工艺下生产的屏幕，只需要将作为基板的玻璃换成柔软的材料，就能弯折。
同时，在生产中，LTPS 的一些环节涉及到了高温，比如多晶硅的离子活化，温度就高达 550℃。
这就使得行业内多数使用聚酰亚胺（PI）作为基板材料，它能在 -200℃\~400℃ 范围内保持强度，并在短时间内承受 700℃ 高温，可以短时间承受 TFT 生产工艺中的 550℃ 高温，最重要的是，它很柔软。
在原先的玻璃基板上方制作聚酰亚胺基板，再雕刻晶体管结构，接着制作原有的 OLED 屏幕。只要把玻璃剥离，就可以得到一张附着在柔软基板上的屏幕。
不过，直接这样生产的屏幕弯折寿命通常只有几百次，且生产良率低，成本昂贵，还需要在工艺、电路和结构上进行优化。
一些屏幕厂商采用了缩小荧光材料的阳极、将直的金属导线更换成蛇形等方法，优化了屏幕的折叠寿命。
但和大多数人印象中的柔性屏一样，这些屏幕的最小弯折半径往往不小于 3 mm，且在折叠后会留下无法抹平的折痕，久而久之甚至断裂，看起来效果很差。这是为什么？
一块完整的柔性屏，不仅需要封装层、基板、TFT 组成的前段（TFT 段），还需要显示模组、保护膜等组成的后段（MOD 段），它们通过胶材料紧密粘连。
复合的多层结构在弯曲的过程中，内层受到压力、外层受到拉力，容易形成褶皱、断裂和分层滑移。
这就对膜层材料和胶材料有了很高的要求。
弹性模量，决定了应力下的物体应变程度。模量越大，则越不容易产生形变。为了让屏幕本身不容易产生形变，各个膜层需要采用弹性模量较高的材料。
同时，用于粘连各层的胶层，也需要和膜层的模量相匹配。胶层的模量越大，粘附性能也越强。
但是，由于前段（TFT 段）生产中需要经历高温，在降温过程中，不同层之间不同程度的热胀冷缩，会使屏幕的各层之间产生热应力。
为了更好地吸附这些应力，只能选择较小模量的胶层，牺牲了粘附能力，导致膜层之间产生滑移、堆叠、褶皱。
要想优化折叠效果，就得降低制程温度，增加胶层的可选材料。
而柔宇的超低温非硅制程集成技术（ULT-NSSP），采用了全新材料的 TFT，可以直接在单层有机高分子膜，或者复合膜层制成的全新基板上生产。
柔宇表示，这些 TFT 晶体管中的核心半导体材料不含硅。虽然他们并未向我们透露这种新型的材料具体是什么，但整个生产过程的温度不再受到 LTPS 制程的高温限制，被控制在了 300℃ 以内。
这样的超低温制程，降低了膜层之间的应力，使得更多更良好特性的材料，得以在柔性屏中使用，大大优化了柔性屏的形变恢复能力。同时，半导体材料摒弃了坚硬的硅，也让整块屏幕能够更加柔软。
最终，柔宇生产出了厚度仅 0.01 mm，最小折弯半径 1 mm 的柔性屏幕。
根据中国计量科学研究院的测试，这块屏幕可以承受近 200 万次的弯折，并且经受住了刮擦、扭曲、拉伸、摔落等测试的洗礼。
而超低温非硅制程，相比低温非晶硅，在制程数量上节省了 30%。大大节约生产成本的同时，越少的制程，良品率损耗也就越少，良品率也就越高。
在增加材料可选范围的同时，柔宇将所有材料的特性都存在了数据库中，并为此设计了独家的智能力学仿真模型。配合实际的弯折测试，可以在极短时间内提供不同材料的产品的应力、性能的解决方案。
配合高效的生产线，可以让符合各种应用场景的柔性屏幕随心定制。而这仅仅是柔性屏幕想象力的开端。
柔宇的愿景是打造一个「柔性星球」，在他们推出的产品里，除了有可折叠、可卷曲的手机，还有直接自带柔性屏幕的衣服、帽子、皮包。
不仅仅是屏幕，柔宇希望所有的传感设备也都变得柔软，像如同卷轴般打开的柔性键盘，还有这种智能手写本，其内置的柔性传感器，可以让你直接在纸张上书写，并转换成数字版储存编辑。
现在你会发现，柔性技术的意义在于，电子设备将不再是一个单独突兀的存在，而是和现实世界中的桌椅、服饰、餐具等各种形态、材质的物品更紧密地结合，成为它们的皮肤，将我们的现实生活与数字生活融为一体。
而这，或许能让我们进一步拓展开头的那句预言：
