數字時代顯示無處不在 屏幕也能穿在身上

像手絹一樣摺疊起來的屏幕,可調節彎曲程度的顯示器,畫面細節栩栩如生的5G·8K超高清智屏……在4月9日至11日召開的第九屆中國電子信息博覽會上,一批最新的新型顯示技術成果在展區內驚豔亮相。

合上電腦又拿起手機,放下手機又拿起遙控器……這似乎是“屏讀時代”我們日常生活的真實寫照。據統計,人類日常生活中接收的信息80%來自視覺。而在數字化、信息化加速推進的當下,我們的視覺信息又有大部分源自各種各樣的顯示屏。

隨着數字化的不斷推進,新型顯示和5G通信、人工智能、物聯網等新興產業深度融合,對經濟社會產生深刻影響。作為數字時代的信息顯示載體和人機交互窗口,性能強大的新型顯示正成為當下及未來的新競爭點。

在科技部日前發佈的國家重點專項2021年度項目申報指南建議中,新型顯示與戰略性電子材料被納入“十四五”國家首批啓動的重點專項之一。科技部高新技術司副司長雷鵬表示,“十四五”期間,科技部將進一步支持顯示領域的科技攻關。

從10年前顯示面板嚴重依賴進口,到如今年均增長率超過20%、自主創新成果不斷,各項數據顯示,中國的新型顯示技術正在加速發展。

可摺疊、可拉伸,電視也能像紙一樣捲起來

如何定義屏幕?如果你還覺得它只能是一塊平板,那就錯了。

隨便揉、隨便卷,髒了放到洗衣機裏洗洗,這不是開玩笑,而是一塊新型屏幕的基本性能。

從“板磚一塊”到薄如蟬翼,從平面到曲面再到摺疊乃至揉卷,柔性顯示材料和相關技術的發展重新定義了屏幕製造。在復旦大學高分子科學系,彭慧勝教授和他的團隊成了“紡織工”,他們織出的顯示器不僅可以穿在身上,而且可以聯網瀏覽和收發信息。

將一條發光經線和一條高彈性的透明高分子導電緯線交錯搭接,一塊可以發光的面料就這樣一步步編織而成。彭慧勝介紹:“在電場作用下,纖維上的微米級高分子複合發光活性層在搭接點區域被激發,形成一個個類似電腦顯示器那樣的發光像素點。一塊長6米、寬0.25米的織物上可集納大約50萬個發光點,每個發光點之間間距小於1毫米,初步滿足了部分實際應用的分辨率需求。”

這樣一塊麪料被織進衣服裏,一件普通的襯衫就成了一塊顯示屏。除了能顯示,這些特殊的織物還能具備能量儲存、觸摸傳感等功能,對於一些野外的工作人員來説,想要獲取地圖導航、温度天氣,只要觸碰一下自己衣服的特定位置即可。

彭慧勝表示,通過技術攻關,織物做到了在兩根纖維相對滑移、旋轉、彎曲的情況下,交織發光點亮度變動範圍仍控制在5%以內的穩定性。這樣的顯示屏不僅能夠對摺、拉伸、揉卷,還可以經受上百次的洗滌。

從醫療健康、人機互動到航空……目前,可穿戴柔性屏幕的應用空間越來越廣闊。“在存量競爭的背景下,尺寸大型化和形態柔性化成為當前顯示產品市場的主要驅動力。”中國電子信息產業發展研究院副院長劉文強表示,目前,環繞屏、摺疊屏在一些手機、筆記本電腦等設備上已經開始商業應用,彎曲腕錶、捲曲電視也陸續上市。相較於硬質屏幕來説,可摺疊屏幕不用時疊起來,具有小屏不佔空間、便攜的優點,使用時展開,又兼具大屏視覺效果好的特點。

把電視像一張紙一樣捲起來,這也許會是未來客廳的尋常場景。在今年的中國電子信息博覽會上,全球首款量產的OLED(有機發光半導體)超高清變形電視首次亮相。使用者可以通過遙控器調節電視屏幕的彎曲程度,以適應看電影、玩遊戲的不同需求。據工作人員介紹,OLED屏幕正在代替液晶屏幕成為新一代顯示技術的發展潮流之一。相較於傳統液晶屏需要依靠背光層發光,OLED無需背光層即可自行發光,省去了許多結構,因此機身可做到像一張紙那麼薄,還能彎曲摺疊。

線上購物可虛擬試穿,全息技術逐步走進日常生活

實時更新車輛信息、發佈當日新聞與天氣、還可進行人機互動,今年,1500個具備上述功能的數字化智能公交站牌將出現在上海街頭。

由於不是所有站亭都能拉輸電線,為了滿足智能公交站牌的需求,只需太陽能加雙電池供電就能持續工作的電子紙成為站牌顯示屏的不二選擇。工作人員介紹,這種顯示屏不僅低能耗、穩定性強,還有一個很大的優勢是在陽光下不會反光,光線越強畫面越清晰。

根據“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要,建設數字中國是“十四五”時期我國一項重點任務。從數字交通、數字醫療到數字城市,功能強大的新型顯示屏幕成為各領域數字化建設的重要支撐。

在國內的一些智慧醫院,電子紙屏幕應用於牀頭卡、門診信息牌中,實現了患者信息的數字化管理。同時,這些“電子門牌”具備紙質的顯示效果,減少了發射光源對患者的視覺污染。

數字化建設讓顯示無處不在。劉文強表示,數字化的遠程會議、遠程教育、居家娛樂讓新型顯示的需求增加,車載顯示、智能顯示以及未來的虛擬顯示,正在進一步拓展新型顯示的應用範圍,工業互聯網和工業領域的大屏應用也越來越突出。高對比度、高分辨率、高刷新率、低功耗、柔性化和異形化,等等,都成為未來的顯示需求。

在江蘇省無錫市的南長街,每當夜幕降臨,廊橋兩側便會出現兩隻活靈活現、搖頭晃腦的小獅子,路燈杆上“掛”着的紅燈籠隨風擺動;“運河古邑”牌坊下方,一隻金色的火鳳凰展開雙翼翱翔空中。這些立體、真實又絢麗的景象來自全息顯示技術。

近年來,全息顯示技術在一些商業地產的數字化升級中嶄露頭角。作為一種能夠形成和原物體高度一致的動態三維像的顯示技術,全息顯示與數字孿生、虛擬現實的結合賦予生活更多全新體驗。今年央視春晚中,18個李宇春身穿18套華服出現在同一個舞台上,這便是全息技術在發揮作用。目前,一些電商已經開始為消費者提供虛擬試穿體驗,如果藉助了全息顯示等技術,消費者就可以“克隆”一個虛擬的自己,衣服合不合身、穿上效果如何,一看便知。

在蘭州大學第一醫院,全息技術走入胸外科手術當中。“目前,全息技術主要應用於術中定位、導航、指導。”胸外科副主任馬敏傑表示,近年來,胸外科從科技進步中獲益頗多。“CT影像重建後,能與真人重合,等於實現了透視。在這種情形下,可用於定位完成對病患的常規近體表穿刺;在手術中,戴上專業眼鏡,待患者CT圖像和其本身重合後,我們就能精準定位病變範圍,在最大化切除病灶的同時,完整保留正常組織。”

工業機器人裝上3D視覺系統,新型顯示推動製造業升級

近日,我國首台具有完全自主知識產權的新型顯示噴印製造裝備——OLED顯示噴墨打印裝備通過了工藝驗證。該裝備由國家數字化設計與製造創新中心歷時15年自主研發,進行市場應用後,可替代過去被國外所把持的蒸鍍工藝,成功突破顯示面板產線高端製造裝備的卡脖子痛點。

近年來,不少國內企業在新型顯示技術上強化創新,力圖在新技術領域實現彎道超車。從產業鏈上來説,新型顯示的上游產業鏈,比如設備、材料等對整個產業發展影響較大。

一些核心材料、關鍵設備的國產化率較低,一段時間內一直面臨卡脖子的問題。國家印刷及柔性顯示創新中心柔性電子製造研究所所長尹周平教授介紹,新型顯示是國家“十四五”時期加速發展的產業之一,中心下一步將聯合新型顯示製造產業上下游龍頭企業協同攻關,加速突破大尺寸、高分辨率OLED噴墨打印裝備開發。

顯示面板和芯片一樣,是國之重器。近年來,我國在顯示產業上與國外的差距持續減少。中國科學院院士歐陽鍾燦表示,這是因為我們一直堅持“政產學研用”協同合作的發展道路。

今年3月,國家新型顯示技術創新中心獲科技部批准組建。中心的目標是立足新型顯示領域發展全局,突破一批核心共性關鍵技術,形成一流的工藝和產業應用技術,推動關鍵材料國產化率達到60%以上。同時,針對上游材料和設備方面面臨的困境,進一步整合產業鏈上下游資源,發揮出協同效應。

數字化時代,萬物互聯互通,而屏幕是物聯網的基礎。水杯可以顯示水温、飲品卡路里值,窗户可以顯示外界氣温和空氣質量……這些場景都需要新型顯示屏的支持。

第九屆中國電子信息博覽會上,不少國內企業也帶來了服務製造業轉型升級的顯示產品。比如,目前,許多工業機器人雖有強健的臂膀,但是沒有視覺感知與目標識別功能,影響了其智能化程度。而一些企業設計出的3D視覺系統,可以為機器人安裝靈敏的“雙眼”,進一步提高工作效率。

數據顯示,我國新型顯示產業產值已超過4000億元,其中液晶顯示產業規模全球第一。中國光學光電子行業協會液晶分會負責人介紹,我國顯示產業在新格局下正保持健康發展,有力支撐了中國製造不斷向高端轉型升級。(雅慧)

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