三星投入可撓式AMOLED面板發展，至今已有12年之久，累積相當多的專利數，尤其在2011年後專利申請數更顯著增長。從這些專利的功效分析來看，可撓式AMOLED面板的可靠性已大幅改善，未來將朝向提高重複彎曲耐受性的方向持續突破。
三星(Samsung)在2008年FPD展上首次展出6.5吋可撓式主動式矩陣有機發光二極體(可撓式AMOLED)面板試產品，並於2011年底宣告將於2012∼2013年量產可撓式AMOLED面板。2013年三星如期達到其預定目標，量產出全球第一片可撓式AMOLED面板，不過截至目前為止，其商品化的產品皆屬於「一次性彎曲」的曲面面板，離真正的可撓式狀態仍有一段距離，顯然在商品開發上仍有各種技術課題尚待解決。
本文將針對三星軟性顯示技術專利進行分析，觀察三星近年在可撓式AMOLED技術領域的開發狀況，進一步了解其可撓式AMOLED的開發重心及量產課題。
三星可撓式AMOLED商品化現況
三星在2003∼2011年間積極透過策略布局強化其軟性關鍵零組件技術研發，主要透過「共同開發」及「合投資」等模式，網羅關鍵材料或零組件重要研發人員，及具重要戰略地位的廠商。2011年三星提出將可撓式AMOLED應用於手機的概念，稱此款產品為Galaxy Skin，搭載的4吋面板解析度為WVGA(800×480)，內嵌觸控功能(Super AMOLED)，採用PI塑膠基板，以石墨烯(Graphene)取代ITO透明電極應用在觸控面板上。
2012年初，三星更明確將其可撓式AMOLED面板定名為「YOUM」並註冊商標，「YOUM」的特色在於輕薄且不易破裂，預計在5.5代產線進行投產，面板解析度可達到300ppi(依Galaxy Skin規格換算)。然而實際上，三星在2013年推出第一款搭載可撓式AMOLED面板的曲面手機，其顯示規格已可達到462ppi，2015年曲面手機顯示規格達576ppi，足見可撓式AMOLED在面板解析度的改進上問題已經不大。
三星在2013年推出第一款曲面手機Galaxy Round，其銷售狀況並不如預期，可以理解的是曲面螢幕除了新奇以外並沒有實質上的功效存在，很難創造賣點。2015年該公司再推出兩款搭載可撓式AMOLED面板的旗艦機種Galaxy Note Edge及S6 edge。嚴格來說，這幾款產品都不算是真正達到「軟性」顯示，屬於一種曲面結構，且只能做到「一次性的彎曲」。
不過，2015年搭載的可撓式AMOLED面板，其曲率半徑明顯較前一代小(較彎曲)，且就產品設計來說，也不再只是一個無謂的曲面面板，而是將其設置於主螢幕側邊，能夠獨立運作而提供產品更多附加功能，說明三星不管在面板技術開發及應用面上，都有相當的投入及進步。
軟性顯示專利申請 自2011年起大幅成長
南韓政府自2001年起陸續啟動三個「軟性電子國家型計畫」，該計畫以有機發光二極體(OLED)及軟性顯示器基礎研究為主，三星參與其中的一個「10年計畫(2001∼2010年)」，對比其專利申請可以看到三星即是在此一時間點開始布局可撓式AMOLED技術領域(圖1)。
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| 圖1 三星軟性顯示專利申請數 |
從專利申請數分析得知三星可撓式AMOLED專利申請自2011∼2012年開始有很顯著的成長，顯然在經歷10年的基礎研究後，三星對可撓式AMOLED技術瓶頸已經有一定程度的突破，因而有更多的研發成果展現。
2012年開始軟性顯示專利技術分類變得多樣化，特別是在257/040 Organic Semiconductor Material、345/156 Display Peripheral Interface Input Device、345/173 Touch Panel以及361/749 Flexible Board等幾個領域有較多的申請案被提出。
三星可撓式AMOLED分類項專利技術分析
以下將分析三星可撓式AMOLED三大主要分類項專利技術，包括257/040 Organic Semiconductor Material分類項、345/156 Display Peripheral Interface Input Device分類項以及345/173 Touch Panel分類項。
257/040 Organic Semiconductor Material分類項
257/040 Organic Semiconductor Material分類項多為「結構」專利。主要透過增加或改良結構中的層膜設計如Crack Suppressing Layer、Dummy Pattern Layer、Heat-energy Blocking/Reflecting Layer、Buffer Layer等來達到預期功效。其中部分專利則是落在Pattern結構設計以及OLED堆疊結構設計。
在257/040分類項中，主要技術課題是提高「產品可靠性」，包括物理性或化學性的損害造成面板的形變及使用壽命的降低，其中解決「避免水、氧氣滲透造成面板劣化」課題的專利申請數特別多，這是因為AMOLED採用有機材料，容易受到空氣中水氣、氧氣的影響而劣化，特別是三星可撓式AMOLED用PI塑膠基板取代玻璃基板，塑膠基板對水、氧氣的阻隔能力更差，使開發可撓式AMOLED難度提高。由於產品可靠性是評估產品是否具量產性的指標之一，可以看出「避免水、氧氣滲透」仍是可撓式OLED商品化的一個關鍵議題(表1)。
三星也有多篇專利申請案著重於「改善彎曲面板時的顯示特性及耐受性」，說明可撓式AMOLED面板接下來要解決的是當面板在彎曲作動時如何能正常顯示畫面，以及承受不斷地彎曲作動而仍保有其顯示特性。
345/156 Display Peripheral Interface Input Device分類項
345/156 Display Peripheral Interface Input Device分類項多為「結構+方法」專利。主要是透過感測器、控制器或處理器等元件來提高軟性顯示器的可用性，透過感測、認知、修正、回饋等方式，使顯示器在折疊、彎曲或扭曲的情境下仍可以正確地操作、回應或顯示畫面(表2)。
在345/156分類項中，主要技術課題是「利用軟性顯示器的可形變特性」來「提高用戶使用經驗」。由於軟性顯示器具有「可形變」的特性，需要有相對應的方案包括使用者介面(UI)設計或操控方式等，來最佳化其使用情境。
搭配三星目前推出搭載軟性顯示面板的手機產品設計來看，雖然其面板結構確實達到彎曲特性，但實為「一次性」彎曲，對照345/156分類項的功效分析，可以得知在重複彎曲的狀態下要正確顯示畫面仍是待解課題，同時三星顯然期望可以更進一步開發出可利用改變顯示器的形狀來操控產品不同功能的電子裝置。
345/173 Touch Panel分類項
345/173 Touch Panel分類項多為「結構」專利。345/173分類項的專利技術較為發散，多數被分類在此的專利申請案是在發明中涉及觸控操作而被納入此分類項。基本上，軟性面板透過觸控操作做為資訊輸入方式是可以預期的，此分類項的專利申請案在2013∼2014年有較顯示提升主要意涵應在於三星對軟性顯示技術的開發已經從軟性面板本身的製造研發，更進一步涉及如何操作及使用軟性結構的面板裝置等應用面上的技術開發，往商品化的方向邁進。
另一部分專利主要解決搭載觸控感應器(Touch Sensor)的可撓式AMOLED在使用上的各式課題，包括結構優化，如降低觸控面板厚度或製造可撓式Touch Sensor；功能最佳化，如提高觸控靈敏度或提高直觀操作性等。
全力提高面板彎曲程度及產品可靠性
綜合以上所述，三星在2013∼14年各提出三位數的專利申請案，分析其中三大主要分類項的專利技術，最大分類項257/040主要解決可撓式AMOLED要能「長久使用所面臨的可靠性問題」；345/173分類項主要在提出「軟性結構的面板裝置最佳化的操作及資訊輸入方式」；345/156分類項則主要「利用軟性顯示器的可形變特性來提高用戶使用經驗」。
從專利功效分析來看，可撓式AMOLED生產面上的問題應已不大，在主要分類項中少有製程相關專利的布局，且在功效上也多是改善應用面上的課題為主，如產品可靠性或操作性。另外，提高面板「彎曲程度」仍是重要議題，而目前的產品都僅能以「一次性彎曲」的型態存在，最主要的是面板重複彎曲的耐受性也仍在克服中。
透過軟性面板撓曲特性 創造產品附加價值
總的來看，三星對軟性顯示技術的開發已經從軟性面板本身的製造研發，更進一步涉及操作及使用軟性結構的面板裝置等應用面上的課題解決。三星相當致力於思考如何善用可撓式面板的「撓曲特性」來開發新的應用。在2015年推出的新品(側邊曲面手機)中，可以看到三星對軟性顯示面板的應用已有更多的想法，但是嚴格說來，除了做為第二輔助螢幕的功能外，在應用上仍未真正發揮出可撓式面板的「撓曲特性」。
從專利申請中可以看到三星計畫開發出可利用改變顯示器的形狀來操控產品以執行不同功能的電子裝置，如透過偵測裝置彎曲程度來達到解鎖或執行特定App，或者以捲曲的面板搭配運動檢測感應器來輸入資訊，使軟性顯示面板除了有外觀可撓的特性外，又能依其可撓特性來執行特性功能，以增加軟性面板的可用性及附加價值。
(本文作者為資策會MIC產業分析師)