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可折叠屏幕手机实现原理与市场展望

2019-03-10 10:58:31 | 来源:Soomal | 作者:刘延
尽管硬件上已经相对成熟,但厂商们对可折叠屏幕手机仍处于观望态度

  三星Galaxy Fold折叠屏智能手机 - 图片来自互联网

北京时间2019年2月21日凌晨,三星发布了旗下首款折叠屏手机,Galaxy Fold,定价高达1980美元。这款手机采用了内折式折叠屏设计,展开状态下,可使用其7.3英寸显示屏,分辨率达1536×2152,合起状态下,三星使用了一块分辨率840×1960的4.6英寸屏幕作为外屏,可实现目前传统手机所有功能。三星Galaxy Fold是全球首款综合了手机和平板两种形态的折叠屏量产机型。除了三星,柔宇、小米等国内厂商也均公开了其可折叠手机形态,从专利来看,华为、OPPO,甚至微软均申请过可折叠手机/平板专利。折叠屏是如何实现的?量产过程中有什么难点?

折叠OLED面板的技术实现

可折叠显示屏是柔性OLED的升级版,在柔性OLED的基础上,可折叠屏幕进一步将原本刚性的保护玻璃变成了可弯折的柔性材料。柔性OLED和刚性OLED主要的区别在于基板和封装上。刚性OLED主要使用玻璃作为基板和封装材料,而柔性OLED的基板和封装材料则采用了柔性材料。

刚性OLED和柔性OLED面板剖面结构图

为了达到可折叠效果,可折叠屏幕的盖板目前采用高分子薄膜实现。除了柔韧性,这层薄膜需要做到低厚度、高硬度、耐高温及高透光等特性。低厚度、高硬度和高透光特性相对好理解,厚度大了,折起来也不方便,容易出褶子;硬度当然是重点,目前手机盖板玻璃,不管是大猩猩还是龙迹还是其他,耐刮擦都是特性之一;高透光也非常重要,为了保证显示效果,需要高透光率。耐高温是出于加工考虑,加工高分子薄膜过程中可能会采用热喷涂、热蒸镀工艺。三星的可折叠手机采用了CPI薄膜方案。CPI是英文缩写,全称是Colorless Polyimide,中文名叫做无色聚酰亚胺。这种材料具有耐高温(大于400℃),低热膨胀系数的特性。

手机厂商获取折叠屏方式

 

中华映管的柔性OLED面板展示

中日韩三国柔性OLED面板厂商

事实上,多家显示面板企业均具备柔性OLED技术储备或量产能力,甚至连前阵子传出来可能要破产的中华映管,也具备柔性OLED技术储备。根据申万宏源统计,目前大部分主流厂商均具备柔性OLED产线,理论上说,这些柔性产线均可生产可折叠屏幕。但是,技术储备是技术储备,显示屏生产线的量产和良率提升都需要时间调试。

柔宇科技FlexPai折叠屏智能手机 - 图片来自互联网

目前来看,柔性面板技术上三星一家独大,目前已经具备量产能力,根据不同供应链信息,三星预计2019年出货量60~100万,出货量每个月10万左右;第二梯队就是京东方和LG,目前已经和国内第一梯队手机厂商深度合作,预计于2019年底可量产出货;第三梯队没有先后顺序,国内厂商维信诺、天马、和辉均具备相应技术,有消息称小米的可折叠屏幕来自于维信诺。稍微提提柔宇科技,从VR显示面板半路改行的柔宇采用了与其他厂商略为不同的方案——LTPO技术,因此在生产上可参考对象少得多,进度也可能因此被拖慢。

折叠屏手机的难点

说了这么多,难点在哪?从上文可以看到,技术并不算是最大的问题。而且,成本也不算太大的问题,最大的难点是寿命和良率。

柔性屏面板成本

先来说成本,根据DSCC计算与预测,三星这块可折叠屏幕的成本不到180美元,且有望在2022年降至100美元以下——甚至比现在苹果iPhone X 上的那块AMOLED更便宜。当然,成本的降低主要是因为随着产能提升,平摊在每块屏幕上的折旧成本和人工成本的降低。

但如果考虑到寿命和良率,可折叠手机的成本就居高不下了。三星称“而为了确保Fold在折叠开合上的耐用性,三星表示手机经过了200000次的实际测试,可以在每天开合100次的情况下,五年不出问题。”根据供应链消息,目前业内对于可折叠手机的耐用性要求是开合寿命20万次,这样能保证,在每天开合300~400次的情况下,手机寿命达到两年——即目前大部分手机的使用寿命。

要承受二十万次折叠的,有我们上面提到的屏幕、保护膜,以及铰链。 铰链学名MIM转轴,配合柔性可折叠屏幕最终实现手机的折叠,其中的齿轮结构保证整体折叠结构的可靠性,并且提供相应的阻尼,保证可折叠手机可在不同翻折角度下实现阅读和操作。

从目前实验数据来看,可折叠屏幕在折叠达到一定次数后,会出现亮度、对比度大幅降低的情况。铰链的耐用性也是很大的问题,随着每次开合的磨损,达到一定次数后,铰链性能同样会出现下降。为达到如此苛刻的要求,根据目前行业数据,可折叠屏幕,即使是三星,良率也仅为10~20%,而铰链的良率可能比屏幕的良率更低。根据不同供应链消息,三星这款可折叠手机的铰链成本约为150~200美元,而国内厂商提供的铰链样品,成本也约为100美元。

硬件上,至于电池、摄像头、厚度,这些其他媒体都写了无数遍的部分,我就不拿出来骗稿费了,无非就是厚度大、电池小、拍照画质受厚度制约。 所以在目前耐用性和良率的制约下,除了三星外的各家厂商均未提供量产可折叠机型。

未来展望

可折叠屏幕手机是手机和产业链厂商们正在发力的方向。对于手机厂商而言,可折叠手机可树立品牌形象,提升产品售价,提升单品盈利能力,折叠屏手机也将替代平板,甚至笔记本电脑,成为新的业务增长来源;对于供应链厂商而言,可折叠手机将带来新的需求,提升厂商盈利能力。

各厂商展示折叠屏手机对比

折叠屏手机未来将主要在中韩的手机厂商之间展开竞争。柔性OLED资本投入大、技术难度高、良率爬坡时间长,日本和台湾地区面板厂商缺乏足够资金支持,目前已经基本退出柔性OLED生产竞争。未来柔性OLED面板的竞争将主要在中国大陆地区和韩国厂商之间进行。同时,国内的手机供应链也为手机厂商提供了灵活的配合和相对较低成本的方案。

目前,国内厂商中,柔宇已经展示样机视频;华为在这次MWC的邀请函上,暗示了可折叠手机的到来,根据供应链消息,华为正在和LG、京东方、三星合作,尝试在年内退出量产款可折叠手机;小米,根据视频展示,采取了难度更大、成本更高的双折叠方案。

尽管硬件上已经相对成熟,但厂商们对可折叠屏幕手机仍处于观望态度。一方面是配套软件尚未成熟,对于可折叠屏幕,系统和软件均需要做出调整,以适应外屏、内屏、不同角度的内屏显示的操作交互;另一方面,则是苹果,这个手机行业的引领者,对折叠屏并不太感兴趣,供应链预计苹果计划在2020年后才会开始进行折叠屏的应用测试,预计到2022年以后才有可能量产。因此,根据各大机构预测,到2022年,折叠屏手机的渗透率依然不超过10%。

折叠屏会是手机未来的发展方向么?三星Galaxy Fold也就比苹果iPhone XS Max顶配版贵不到10%,如果这款手机引爆了大家的欲望,买买买之声不绝于耳,甚至不买不是人。那我相信,可折叠手机上游供应链和手机厂商会快速配合,尽快推出量产产品,价格也可能快速降低;手机应用市场也会随之更新,适配最新产品。如果手机没人买,库存滞销,救救三星,那我也会相信,各家厂商的技术储备也就是技术储备,最多生产一些机型用于树立品牌形象,不会考虑大规模量产,降低价格。未来会怎么样?我希望是前者。

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