今天，您可以购买具有可折叠屏幕的智能手机。明天我们可能会有一个拉伸屏幕
摩托罗拉在近半个世纪前推出了首款便携式手机。它大约是一块砖的大小，重约一半砖。十年后，第一台商用手机在此基础上问世。他也看上去很尴尬，但允许所有者随时随地发送和接收电话，这在当时是新的。从那时起，手机获得了许多其他功能。现在，他们可以处理文本消息，浏览网页，播放音乐，拍摄照片和视频，在屏幕上显示它们，在地图上显示其位置-无需计数。应用它们的可能性超出了它们出现时的梦想。
但是，尽管智能手机具有多种功能，但仍存在一个基本缺陷：屏幕太小。是的，某些手机可以做得更多，以使屏幕更大。但是，如果电话太大，则它将不再适合您的口袋，这对许多人来说是不可取的。
显而易见的解决方案是使显示器像钱包一样可折叠。多年来，我们在首尔国立大学一直在开发合适的技术。智能手机制造商也做了同样的事情，他们在最近几年中只能将这项技术推向市场。
屏风无疑将很快普及。您的一些亲戚或朋友将有一个，然后您问自己：屏幕如何折叠？我们决定解释一下这项技术如何为您准备好，让您看到带有大型，明亮且灵活的显示屏的手机进入口袋的那一刻。更不用说，当屏幕既可以伸展又可以弯曲时，将会有更多的激进电子设备。
研究人员一直在认真研究柔性屏幕大约二十年。但是多年来，这些项目仍处于研究阶段。 2012年，比尔·刘（Bill Liu）和其他一些斯坦福校友决定通过创立Royole Corp.将柔性显示器推向市场。
已关闭的书：2018年末Royole Corp.开发了首款商用可折叠屏幕智能手机FlexPai。折叠起来后，从外面仍然可以看到部分屏幕。
在2018年底，Royole推出了FlexPai设备，该设备具有可折叠的显示装置，可像平板电脑一样展开。该公司展示了可折叠显示器如何承受200,000次折叠周期，并且它非常坚固-半径仅为3 mm。但是，这不是商业产品，而只是原型。例如，The Verge的评论称其为“非常糟糕”。
此后不久，两家最大的智能手机制造商三星和华为开始提供自己的可折叠型号。三星移动正式宣布Galaxy Fold在2019年2月。它具有两个可折叠的显示屏，折叠半径仅为1mm，可以折叠手机，使显示屏停留在内部。同月，华为宣布推出MateX。 Mate X折叠时的厚度为11mm，在外部（如FlexPai）具有显示效果，折叠半径约为5mm。两家公司在今年2月展示了他们的第二款可折叠机型：三星Galaxy Z Flip和华为Mate Xs / 5G。
自然，这些手机中最困难的事情就是自己制作显示器。为了减小折叠时显示器上的负荷，有必要减小折叠显示器的厚度。智能手机行业刚刚想出如何做到这一点。显示供应商，例如Samsung Display和北京京东方科技集团有限公司已经在生产可折叠显示器。
这些是AMOLED显示器（有源矩阵有机发光二极管），类似于传统智能手机中使用的显示器。但是，公司没有像通常那样在刚性玻璃基板上制造屏幕，而是使用了薄的柔性聚合物。它位于显示器的背面，该层包含许多驱动单个像素的薄膜晶体管。它具有内置的阻尼层，可防止屏幕弯曲时破裂。
尽管这种设计的柔性显示器越来越多地出现在电话和其他消费类设备中，但与它们相关的标准和描述它们的语言仍在制定中。至少可以使用弯曲曲率半径来描述它们。合适的显示器不会弯曲太多，可卷曲的显示器具有中等程度的柔韧性，而可折叠的显示器具有相当小的弯曲半径。
由于任何材料（无论是智能手机屏幕还是金属板）在折痕的外部都会受到拉力，而在内部会受到压缩，因此显示器的电子组件必须抵抗这些应力和变形。最小化这些力的最简单方法是使显示器的内外表面靠得更近-换句话说，使其尽可能薄。
为了使屏幕尽可能的薄，开发人员放弃了通常粘贴在屏幕上的保护膜和偏光膜，并在它们之间使用了一层胶水。这不是理想的解决方案，但是保护膜和偏振抗反射层仍然是AMOLED显示器的可选组件。这样的显示器从内部产生光，并且不像液晶显示器那样改变LED背光源发出的光。
柔性显示器和常规显示器之间的另一个区别是透明导电电极从发光有机材料的两侧延伸，像素通过该透明导电电极发光。通常，此作用是由铟锡氧化物（ITO）发挥的。但是，ITO易碎，因此不应在柔性显示器中使用它。更糟糕的是，ITO在压缩时无法牢固地粘附到柔性聚合物基材，翘曲和薄片上。
为了解决这个问题，十年前，研究人员设计了其他策略来提高ITO与柔性基板的附着力。其中之一是在粘合ITO电极之前用氧等离子体处理衬底。另一方法是在电极和基板之间插入一薄层金属（例如银）。还有助于将衬底的顶部放置在显示饼图的中间。然后，ITO层中的易碎界面落在显示器的机械中性平面上，该平面在弯曲时不会受到压缩或拉伸。到目前为止，领先的电子折叠屏公司都在使用这种策略。
您可以更轻松地完成操作，完全摆脱ITO电极。尚未在商用设备中做到这一点，但是无论屏幕的灵活性如何，该策略似乎都是有益的。事实是铟是有毒且昂贵的，因此理想情况下最好不要使用它。幸运的是，在多年来的研究中，包括我们两个人在内的科学家们已经拾起了可以在柔性显示器中用作透明电极的其他材料。
最有希望的候选者似乎是带有银纳米线的柔性薄膜。这些细小的电线的网格在保持几乎完全透明的同时导电。可以通过在基板上添加包含银纳米线的溶液来廉价地创建它，就像在纸上用墨水打印时一样。
在2019年，华为推出了一系列柔性显示屏手机。图为Mate Xs手机。
银纳米线的许多研究都集中在降低单根导线交叉处的电阻上。例如，可以通过向其中添加其他物质来实现。或者，您可以对纳米线层进行物理处理-对其进行加热，或施加这样的电流以使交叉点彼此焊接。或者，您可以将其烫印，用等离子处理或辐照。哪种方法效果最好主要取决于在其上施加该层的基材。加热时，聚合物基材变形太大。例如，这是诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合物用它制成透明的食物容器。聚酰亚胺对热不太敏感，但是其淡黄色会干扰层的透明度。
金属纳米线并不是制造透明电极的唯一ITO替代选择。然后是石墨烯，一种特殊的碳形式，其中原子排列在二维蜂窝中。石墨烯不能达到ITO的导电性和透明性，但它比目前所考虑的任何其他柔性显示材料都能更好地抵抗弯曲。通过将石墨烯与导电聚合物结合或向其中添加硝酸或氯化金，可以改善石墨烯的微弱电导率。
另一种可能性是使用导电聚合物。主要的例子是添加了聚苯乙烯磺酸的聚（3,4-乙撑二氧噻吩）。通常用缩写PEDOT：PSS代替此复杂名称。这种聚合物溶于水，因此可以印刷或离心透明且薄的电极。合适的化学添加剂可以极大地改善这种导电聚合物的柔韧性，甚至使其可延展。精心选择添加剂还可以改善单位电流的光-显示屏可以比用ITO生产的显示屏更亮。
到目前为止，用于手机，监视器和电视的OLED显示器按以下顺序制造。将基板放置在真空环境中，将要添加的有机材料蒸发，并使用金属掩膜来控制材料的沉积。事实证明，这就像高科技的丝网印刷一样。但是这些薄图案化的金属掩模很难制造，并且浪费了许多材料，使得大型显示器的制造成本很高。
出现了一种替代此类显示器生产过程的有趣方式：喷墨印刷。所施加的有机材料溶解在液体中，然后在必要时施加到基板上。它形成像素，然后加热以蒸发剩余的溶液。杜邦公司，默克公司，日产化学公司正在测试这种策略。和住友（Sumitomo），尽管最终设备的效率和可靠性仍然远远不够。但是，如果他们成功了，制造显示器的成本将大大降低。
三星还在2019年推出了其柔性显示屏手机产品线。在照片中-Galaxy Fold。
用于智能手机的小型显示器的制造商比降低成本具有更高的优先级：降低功耗。随着时间的流逝，OLED的功率消耗越来越少，但要从目前的每平方厘米6 mW的水平降低功耗变得越来越困难。对于比普通屏幕大得多的可折叠手机，这尤其令人沮丧。因此，我们可以安全地假设可折叠手机在不久的将来会拥有大量的电池。
柔性显示器使我们的智能手机可折叠后，命运将如何展现？考虑到人们今天在智能手机上花费了多少时间，您可以想象在不久的将来人们将开始佩戴直接贴在皮肤上的显示器。最初，这将是生物统计数据可视化，但其他应用程序将很快可用。也许有一天这种可穿戴式显示器将成为高科技时尚的一部分。
自然地，为了生产这样的显示器，将使用不会对皮肤造成不便的足够柔软的材料。另外，他们将需要能够伸展。开发拉伸导体和半导体非常困难。几年来，研究人员一直在研究类似但更简单的东西：几何可拉伸的显示器。它们包含附着在可扩展盖上的小的刚性部件。它们通过导电轨道连接，这些导电轨道在张力下会发生变形。
然而，近来，可扩展显示器的开发已经取得了进展，其中导体和半导体以及基板都在其中拉伸。当然，它们需要新材料，但是迄今为止的主要障碍仍然是如何为此类可拉伸设备开发保护涂层的问题，以保护它们免受水分和氧气的破坏作用。我们的团队最近通过开发在空气中稳定且不需要可扩展护套的发光拉伸装置，在此问题上取得了良好进展。它们几乎可以拉伸两次而不会中断。
今天，正在生产具有可发光显示器的粗糙原型，并带有粗糙的发光元件网格。但是，该行业对可扩展显示器表现出极大的兴趣。 6月，韩国贸易，工业和能源部责成LG Display管理由工业和科研人员组成的财团，以开发可扩展显示器。
很难想象接下来会发生什么：运动员，胳膊和腿上挂着生物识别显示器。可以随手携带的智能手机。显示伸展在各种不平坦表面上的图像。未来此类显示器的开发者无疑将能够利用从研究中获得的多年研究成果，这些研究已使当今的柔性智能手机屏幕成为可能。毫无疑问，不仅弯曲而且扩展电子器件的时代将很快到来。