請問柔性屏異形屏的質量都如何呢?

Hansyueming-Jacob


全面屏產品設計,可以分為異形屏和非異形屏。非異形屏就是大家所熟悉的三星S8這樣的方式,為上下都用額頭,只是把屏幕的尺寸做了改變,到18:9。這種實現方式,可以看成是對傳統手機的一種改良,成本相對便宜很多,也比較容易實現。異形屏則是在非異形屏的基礎上切掉部分,用來安放攝像頭、聽筒等零部件。由於加工困難,技術難度高,成本高,能夠提供異形顯示屏的廠家少,因此目前異形屏主要用於旗艦機和高端機設計。通過異形切割的方式給手機“開腦洞”,為前置相機等部分通過切割預留非屏幕區域,這種工藝可實現真正意義的全面屏,但技術難度和成本都要高很多。

柔性顯示是未來顯示技術發展的主要趨勢之一,其屏幕基板採用塑料材質替代了傳統的玻璃,重點凸顯了輕薄、便攜、可彎折的優勢。天馬在柔性產品方面早有佈局,目前已有多項技術處於業界領先水平。柔性產品可廣泛應用於智能手機、平板、可穿戴設備等領域,滿足任意表面形態的顯示要求,擴展產品設計的想象與應用空間。

擴展知識:全面屏產品設計,可以分為異形屏和非異形屏。非異形屏就是大家所熟悉的三星S8這樣的方式,為上下都用額頭,只是把屏幕的尺寸做了改變,到18:9。這種實現方式,可以看成是對傳統手機的一種改良,成本相對便宜很多,也比較容易實現。異形屏則是在非異形屏的基礎上切掉部分,用來安放攝像頭、聽筒等零部件。由於加工困難,技術難度高,成本高,能夠提供異形顯示屏的廠家少,因此目前異形屏主要用於旗艦機和高端機設計。異形屏的技術難題與成本通過異形切割的方式給手機“開腦洞”,為前置相機等部分通過切割預留非屏幕區域,這種工藝可實現真正意義的全面屏,但技術難度和成本都要高很多。

我們具體通過九個維度來介紹:

面板1.尺寸變化帶來的挑戰目前智能手機上的屏幕絕大多數都是16:9的屏幕,如果手機廠商要切換到18:9的全面屏,那麼這對於上游供應商是個很大的挑戰。首先,從顯示屏玻璃基板製程角度來看,18:9的玻璃切割相比當前的16:9來說更不經濟,而且玻璃原廠需要重新排產線及工藝優化,而這也將引發短期內全面屏成本居高不下。儘管如此,面對全面屏大浪潮,京東方、天馬微、信利、深超光電、群創光電、瀚宇彩晶、和輝光電等國內面板廠都在積極佈局18:9主流尺寸全面屏。因為供應有限,所以短期內全面屏的成本將會居高不下。不過,眾多屏廠開始量產全面屏,成本有望進一步降低

2.不同顯示屏資源情況全面屏顯示面板主要有:OLED、LTPS、α-Si三種屏。OLED柔性屏傾向於可以實現接近100%屏佔比的全面屏,且可以一定程度彎曲,目前定位高端全面屏手機中,如三星S8、iphone 8,是手機全面屏的最大趨勢,但OLED屏價格高且資源緊缺。目前,手機面板OLED資源主要掌握在三星手裡(95%以上),其次是LGD。考慮到OLED在手機高端機型的巨大潛力,目前來看有不少廠商目前在積極在跟進,如:深天馬、京東方、華星光電、國顯、AUO等。目前,天馬OLED屏,一些產品還停留在小批量生產階段,進入到大規模量產可能還需要時間;和輝光電OLED的產能目前也是不高,目前國內OLED生產,還處於起步階段,中間還可能需要半年到一年的時間去沉澱,才能逐步把這個OLED的產能提升上來。LTPS(低溫多晶硅技術)LCD面板具有超薄、質量輕、低功耗等特點,是目前高端手機首選的LCD顯示面板;若製造全面屏,可能定位在中高端手機中(比如三四百美金以上),LTPS面板由於量大,這兩年將可能受到大部分國產旗艦、中端手機的青睞。LTPS的觸控方案主要為In-Cell或外掛TF,主要採用通用COG封裝方案。COF方案可以把整個模組做短兩毫米,屏佔比也相應可以做得更大,但是這樣整個工藝製成更復雜,投入設備更大。

據傳深超光電、深天馬正在積極跟進,但是COF方案到今年年底產能大概只有800K/月,相比而言COG的產能相對來說會比較大,良率也會比較高,成本有優勢,所以在17年到18年,COG的方案依然會是主流。α-Si屏主要將應用在中低端全面屏手機中,在5.5、5.7、5.9寸的尺寸上,α-Si屏的資源是相對較豐富的。另外,華為、小米等對α-Si方案有明確需求。據行業人士預測,2017.12-2018.05應該是全面屏全速爬坡的階段,這段時間各個模組廠的交付能力會面臨一個極大的考驗,國產、海外(手機)需求量比較大的一些產品,它們的總量可能會達到幾KK或者10KK以上。這些廠商,就需要去跟面板廠、偏光片廠提前進行商務策略制定以保障供應。因此我們認為全面屏對於整個面板廠,偏光片廠,模組廠,外掛蓋板玻璃廠,都是一次很好的機會。異形切割傳統的16:9的手機屏幕呈長方形,四邊均是直角,由於要在機身上放置前置攝像頭,距離傳感器,受話器等元件,所以屏幕和上下機身邊緣均有一定距離。而18:9的全面屏手機的屏佔比一般都會大於80%,屏幕邊緣會非常貼近手機機身。如果繼續沿用此前的直角方案,會無處放置相關模組和元件,同時,屏幕接近機身會讓屏幕在跌落時承受更多的衝擊,進而導致碎屏。因此對屏幕的異形切割十分必要。一方面要在屏幕四角做C角或者R角切割,同時通過加緩衝泡棉等進行邊緣補強,以防止碎屏。以另外一方面需要在屏幕上方做U形切割,為前置攝像頭,距離傳感器,受話器等元件預留空間。當前的異形切割方案主要有刀輪切割+CNC研磨和激光切割。目前普遍採用的是CNC,比如三星、夏普、華星、天馬等;當然BOE採用激光切割,三星、夏普以及部分國產廠商也添了激光設備,開始採用激光+CNC方案,因為純CNC作業成本太高!更多關於全面屏的技術交流,不妨添加群主微信:13538141905,加入手機全面屏技術交流群。1.刀輪切割+CNC研磨刀輪切割是最為傳統的切割方案,成本低,一般用於直線切割,精度在80um左右。刀輪切割的具體流程是先用刀輪在玻璃上劃出切口,再通過裂片機完成裂片。刀輪切割屬於機械加工,沒有高溫問題,不會導致框邊黃化與熱點缺口,但成品較粗糙,所以需要預留邊角物料,通過CNC來磨邊。CNC精雕玻璃是採用精雕機砂輪槽對毛坯玻璃進行磨邊,去除餘量,並通過鑽頭將玻璃原料進行倒邊和鑽孔以滿足最終成品要求。由於玻璃屬於脆性材料,其CNC原理為脆性剝離,和鋁合金CNC原理有區別,CNC設備及刀具有差異。國內玻璃CNC供應商有北京精雕、佳鐵自動化、創世紀、久久精工、環球同創等。2.激光切割激光切割是非接觸性加工,無機械應力破壞,且效率較高。同樣的兩個C角,兩個R角,一個U槽的加工方案,20秒左右就可以完成切割。激光切割的原理是將激光聚焦到材料上,對材料進行局部加熱直至超過熔點,然後用高壓氣體將熔融的金屬吹離,隨著光束與材料的移動,形成寬度非常窄的切縫,激光切割的精度可以達到20um。從激光器的脈衝寬度時間來看,又分為納秒(ns,10^-9秒)、皮秒(ps,10^-12秒)和飛秒(10^-15秒)等。脈衝寬度約短,峰值功率越高,熱效應越低。從切割方案角度來看,激光切割又分為表面消融切割和內聚焦切割,表面消融切割可以直接切透,不需要後續增加裂片工序,熱影響區域大;而內聚焦切割後需要裂片分離工序,熱影響區域小。

目前主流的激光切割機型是紅外固體皮秒激光器,採用內聚焦切割方案。該方案在成本和效率之間取得了最大的均衡。國內的面板激光切割設備廠商主要有:大族激光、華工激光、海目星激光、盛雄激光、隆慶智能激光、德龍激光、瑞特激光、飛鐳激光、首鐳激光等,國外廠商主要是日本平田。COF與COG目前手機屏幕驅動IC的封裝形式一般有COG(chip on glass)和COF(chip on film)兩種。COG是LCD屏幕常用的一種,其原理是直接通過各項異性導電膠(ACF)將IC封裝在玻璃上,實現IC導電凸點與玻璃上的ITO透明導電焊盤互連封裝在一起。COF是將IC芯片直接封裝到撓性印製板上,達到高構裝密度,減輕重量,縮小體積,能自由彎曲安裝的目的。COF方案可以把整個模組做短兩毫米(目前用COG工藝,在屏幕下方至少需要留出3.5mm的邊框,而利用COF工藝則可以將邊框縮減至2mm以內。),屏佔比也相應可以做得更大。但是COF需要增加使用FPC,將增加手機的成本。同時COF封裝的溫度較高,而FPC膨脹係數較大,易受熱變形,所以對bonding工藝提出了更高的要求。

據傳深超光電、深天馬正在積極跟進COF方案,但是COF方案到今年年底產能大概只有800K/月,相比而言COG的產能相對來說會比較大,良率也會比較高,成本有優勢,所以在17年到18年,COG的方案依然會是主流。背光模組LTPS背光模組的導光板需要重新設計。LCD面板自身不發光,需要使用LED光源作為背光源。目前常用的是側光型背光模組:當LED背光燈從側面發光,導光板可以將平行光變成散射光,往上下方向行進,從而提高面板輝度和控制亮度均勻。側光型背光模組的LED背光燈位於邊框的位置,其發射的光線到導光板需要一定的入射距離。當全面屏採用窄邊框時,相當於入射距離變短,會影響光從導光板射出的輝度和均勻度,所以需要重新設計刀導光板的圖案和結構,保證面板的輝度和均勻度。由於OLED自發光而不需要背光模組,所以也不需要導光板,避免了LTPS需要的重新設計。指紋識別全面屏手機為了儘可能提升屏幕佔比,指紋傳感器只能自我改變或做妥協,像小米MIX、三星S8等機型,又變為了後置指紋方案,體驗上不如前置方便。

目前來說,全面屏手機指紋識別有以下幾個方案:

1.後置指紋方案。後置即是將指紋識別模組放在手機背面,這以三星Galaxy S8、小米MIX、Essential phone為代表。但毋庸置疑的是,前置指紋識別才是最優的體驗,這也是華為等國內手機廠商把指紋識別從背面移到正面的原因。而三星選擇放置在背面,只是因為暫時無法解決屏下指紋識別的技術難點。

2.第二種是側邊指紋方案,就是我們現在常提到的電容式指紋方案,這種方案可以做成隱藏式的指紋識別。索尼是採用側邊指紋識別的代表。

3.第三種就是VIVO新機中採用的超聲波指紋方案,超聲波指紋識別本身受制於平臺,可能說需要像高通這樣的特殊平臺支持,同時超聲波指紋的技術方面仍然存在著一些侷限性,所以導致大家在發佈初期關注度並不是很高。

4.第四種是基於OLED自身發光材料,做成光電式指紋識別,這種方案未來主要配備在旗艦機上,因為它本身受制於自發光的要求,所以目前來看的話AMOLED的產品裡面才會考慮這種光電式指紋識別,這樣的設計方案侷限性比較大。當前相關廠商對隱藏式方案的探索還處於初級階段,該方案的實現需要以高階的指紋識別技術為基礎,電容式、超聲波、光學等技術原理的發展對於隱藏式方案的應用和普及至關重要。我們預計隨著指紋識別技術的逐漸成熟,有望推動隱藏式方案的發展。那麼對於LTPS和α-Si的一些產品來看,如果要做成隱藏式的指紋識別,只能採用正面電容式指紋,芯片放到蓋板下面,來做成光電式指紋識別。但它的劣勢就在於屏佔比沒有得到進一步提高,僅僅只是把芯片埋到蓋板下面,做成這種隱藏式的設計。

目前指紋識別的寬度可大可小,有做到四點多,五點多的,它相對來說滿足不了側面指紋識別的設計。而有限的寬度條件下,做到滿足SFR,FFR指標要求,比如FFR要求做到1%,甚至最高不超過2%。指紋識別相關企業有:匯頂科技、Authen Tec、新思Synaptics、Fingerprints、茂丞科技、F-敦泰、義隆電子、比亞迪、神盾、邁瑞微、思立微電子、晨星半導體、信煒科技、貝特萊電子、集創北方、亞略特、美法思、JP Sensor、方程式、映智科技等。前置攝像頭前置攝像頭與受話器類似,在非全面屏手機中是通過開孔的方式解決。但是在全面屏時代,開孔影響全面屏的顏值,也需要使用新的方案。

概括來講,至少有三種方案:

1.隱藏式是把攝像頭隱藏在面板的下面。該方案只能應用於OLED面板,因為OLED是自發光且可以實現對單個像素點的控制,在需要拍照時可以控制攝像頭區域的像素點不發光而呈現透明狀態,從而實現拍照功能。儘管隱藏式可以完美解決全面屏美感和開孔的矛盾,但是在實際應用中並不可行。這是因為即使是OLED面板,也會遮擋進入攝像頭的光線,使得成像效果不佳。所以該方案暫時不會實際應用。

2.異形切割是在面板上切出一部分用於放置攝像頭。儘管這不是最好的方案,但這是目前最可行的方案。

3.前置攝像頭位置下移,將相機模組或者其他元器件放在屏幕下方(如小米MIX),不過現在很多廠商還屬於試驗階段。其難度還是非常之大。除此之外,還可減小前置攝像頭顯示尺寸,達到效果最佳化:1)大的模組廠如舜餘,會用半導體工藝的機器進行模組組裝,可以通過提高精度的方法,減小模組尺寸。目前通過這種做法,16M可以做到6.8x6.8mm,20M可以做到7x7mm。2)通過更改鏡頭的疊層,將模組做成凸字形,上半部窄的部分放在屏幕旁邊,而下半部寬的部分則放在屏幕下方,從而減小可見區域的模組尺寸。當然這種情況則會增加模組厚度。3)第三種方法則是將模組從正方形改成長方形。由於擺放是豎著放的,這樣並不能減小上邊框的寬度,但好處是減少橫向的寬度,以便放下更多器件。

攝像頭企業:歐菲光、舜宇光學、丘鈦微、合力泰、信利、光寶、富士康、LGInnotek、夏普、三星、ST-Micro、玉晶光電、凱木金、盛泰、東聚、桑萊士、比亞迪、四季春、成像通天線因為手機天線是全向天線,需要一定的空間,這樣信號才能發射出來;同時手機內部金屬很多,而金屬對天線會產生影響;另外,手機內部還有一定的EMI(電磁干擾)。所以手機天線在設計時都需要預留一個足夠乾淨的空間。由於全面屏的設計,會使得屏幕模組向整機上下兩端端延伸,這將使得留給天線的主淨空大幅減少。而留給天線的主淨空的減少,將會引發手機射頻OTA指標,特別是在手持握/放在頭部通話時可能會下降。對於移動終端天線廠商來說,需要對現有技術進行升級,以滿足全面屏的天線需求。一方面,天線小型化將是必然趨勢;另一方面,天線與其他零部件組合也有望成為通用解決方案,三星Galaxy S8採用一些組合的多功能硬件,如揚聲器/天線陣列,以及天線/NFC線圈組件,位於手機中框的兩側,大大減小了邊框面積。由於柔性OLED更容易實現全面屏,目前唯一能夠較好與曲面屏幕貼合的3D玻璃將會大受歡迎,加上3D玻璃具有輕薄、潔淨、防眩光、耐候性佳等特性,有望伴隨全面屏和OLED的普及實現快速發展。

3D玻璃蓋板3D玻璃加工企業有:伯恩光學、藍思科技、瑞聲科技、富泰華、星星科技、比亞迪、正達光電、歐菲光、貴州星瑞安、長盈精密、通達集團、合力泰等。更多關於全面屏的技術交流,不妨添加群主微信:13538141905,加入手機全面屏技術交流群。當然,由於成本問題,中低端機型採用模擬3D玻璃效果的3D熱壓板(PC或亞克力材質)+IMT/D裝飾技術、塑膠仿金屬技術的可能性更大!通信設備用高性能工程塑料及相關裝飾材料也將迎來巨大市場。受話器受話器即為聽筒,用來在通話時傳輸聲音。非全面屏手機擁有較寬的上邊框,所以很容易放置受話器。但在全面屏手機中,繼續使用傳統方案需要大邊框,這會破壞全面屏的美感,所以受話器也面臨變革。

目前主流的全面屏受話器方案有壓電陶瓷、骨傳導技術和優化開槽。

1.壓電陶瓷是一種具有壓電效應的陶瓷材料。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下,產生形變,引起介質表面帶電,這是正壓電效應。反之,施加激勵電場,介質將產生機械變形,稱逆壓電效應。當電話接通時,驅動單元將電信號直接轉化為機械能,通過微震點擊的方式帶動整機的中框共振,通過空氣將聲音傳遞至耳朵。壓電陶瓷不使用受話器,避免了手機正面開槽,可以保持全面屏的完整性。但是壓電陶瓷實際使用效果並不好,一方面是在安靜環境下容易出現聲音洩露,影響隱私,另外一方面是通話時手機會有抖動感。所以壓電陶瓷並不是一種很好的解決方案。

2.骨傳導技術,骨傳導並非什麼新技術,而是一個很尋常的物理現象,並且我們每天都能感受到,比如在我們撓頭、咬牙的時候是不是頭可以聽到只有自己才能聽清的聲音?而這些聲音正是通過骨骼傳到的聲音,即骨傳導的具體應用。骨傳導振動並不是經由空氣,而是通過頭部的顳骨,直接將振動傳導至聽覺神經,形成聽覺,而此過程不需要經過耳朵的鼓膜。日本京瓷在2013年MWC上展示過一種名為Smart Sonic Receiver的技術,通過振動來使屏幕成為一個大聽筒,耳朵靠近屏幕時就能接聽電話,夏普Crystal 305SH搭載的Direct Wave Receiver(直達波接收器)技術和京瓷的Smart Sonic Receiver屬同一類別(骨傳導技術)。從現有的創新型聲音傳導機制來看,利用屏幕震動發聲的聲音比較分散,導致很難聽清;而懸臂樑壓電陶瓷發聲又會導致手機正反兩面聽到的音量相同,通話隱私性差,所以這兩種方案均只能作為過渡性方案來使用。

3.優化開槽是將手機全面屏異形切割,留出一部分用於放置受話器。這樣可以保證通話效果,也可以保持全面屏的美觀。但是根據在面板部分的分析,這種方案使用OLED屏效果更好,可以保證切割的良率。夏普S2聽筒設計在優化開槽的基礎上,將聽筒小型化,甚至放在LCM後面,才可能解決全面屏正面空間小的問題。在全面屏手機中,電聲器件在微型化或創新升級的同時也要保證音質,這就對電聲器件廠商提出更高的技術要求,領先企業有望率先研發出更符合全面屏需求的產品,從而主導未來發展趨勢。聽筒企業有:瑞聲科技、歌爾聲學、漢得利、共達、宏景華科技、聯創宏聲電子、高立威電子、睿博電聲、匯誠偉業等。



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