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发表于 2019-12-8 13:00:31
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终于来了！抢在世界移动通讯大会（MWC）开幕之前，三星刚刚正式发布可折叠屏幕手机 Galaxy Fold，采用自家开发的 Infinity Flex Display 面板技术，4.6 英寸的手机打开之后就变成 7.3 英寸的平板，预计 4 月 26 日上市，但价格高达1980 美元起，比 iPhone XS Max 还要高出接近1000 美元。接下来，就等待华为在 MWC 展示的可折叠手机会如何接招了。
图|Galaxy Fold（图片来源：Samsung）
图|折叠时，外屏幕为手机功能（图片来源：Samsung）
图|打开时，内屏幕为平板功能（图片来源：Samsung）
被柔宇的柔派抢下了全球第一支可折叠屏幕手机的封号后，三星为了对外展示其面板技术的实力，在去年底开发者大会（SDC）上，暧昧秀出可折叠屏幕原型手机，但只是让外界匆匆一瞥，没有透露太多产品的细节，加上机身厚度偏后，反而惹来许多负评，但此次发布的 Galaxy Fold 有明显的改进，采用隐藏式的铰链设计，好处是可减少机身厚度，同时外面看不出来有铰链，不影响产品设计的美感，不同于柔宇的柔派手机外部有一个很明显的铰链。据 DT 君了解，三星的铰链供应商为韩国 KH Vatec。
图|Galaxy Fold 采取隐藏式的铰链设计，外观以金属机壳包覆，维持设计美感（图片来源：Samsung）
此外，Galaxy Fold 采取内折（infolding）设计，折叠时外屏幕支持手机功能，打开之后，内部的大屏幕则是平板功能。可折叠手机的折叠方式分有外折（outfolding）及内折，是各家业者宣传自家产品比对手厉害的话题之一，至于哪一个工艺比较厉害，行业存在不同意见，DT 君谘询行业人士时，有人认为，外折设计是屏幕显示在最外头，容易与外物接触，在耐刮、耐摩擦、耐冲击三大要点的要求比内折式高出许多，故外折的技术难度高；有另一派人认为，内折的曲率半径较小，生产难度较高。
图：三星虽未透露 Galaxy Fold 的曲率半径，但折贴起来颇为平整（图片来源：Samsung）
另外，三星虽未透露 Galaxy Fold 的曲率半径，业界通常以“R 角”称之，来表达面板可弯曲的程度，不过从演示来看，对折弧度算是颇为服贴平整。
目前行业的共识是要量产的可折叠式手机至少得在 3.0 R 以下，长远的目标是达到 1.0R，就几乎可完全服贴对折，折叠曲率半径不仅是面板量产上的考虑重点，更是评估各面板厂技术水准高低的指标之一。
在软件操作部分，Galaxy Fold 可同时运行 3 个应用程序，当用户在手机和平板电脑模式之间切换时，系统会自动调整这些应用程序，并宣布包括 WhatsApp、Microsoft Office 和 YouTube 等应用程序都针对新的显示模式进行优化，三星也与 Google 合作，确保 Android 9 Pie 完全支持可折叠显示。
图：Galaxy Fold 可同时运行3 个应用程序（图片来源：Samsung）
Galaxy Fold 相关供应链业者：
可折叠 OLED 面板：三星显示
PI 膜／CPI 膜：日本住友化学
铰链：韩国 KH Vatec
电池：三星 SDI
可折叠手机会是拯救行业的创新吗？短期不是
今年手机行业最热的话题莫过于可折叠屏幕手机，将传统使用玻璃基板的刚性 Rigid OLED 变成采用柔性基板的可折叠 OLED，掀起了一场以柔克刚的行业竞赛，前阵子柔宇跟小米互怼，华为也准备在 MWC 上展出，就连苹果日前也被爆出获准了可折叠屏幕手机的专利，采三折式设计。由于全球智能手机的成长已经停滞，怎么吸引消费者掏钱换机，一直是近几年手机业者的大烦恼，两年前行业一窝蜂投入 AI 芯片，试图让手机上多项功能增加一点“人工智能”的色彩，现在则换成了寄托在可折叠屏幕手机上。
比起现有其他厂家的可折叠式手机偏向“半成品式”或只是概念机，三星这款手机确实更符合“商业”的意义，一是从外观设计或软件流畅度来看，二是“出量”及“出货量”，去年，柔宇抢下了发表全球第一支可折叠屏幕手机的封号，但仅在中国限量开卖，可预期出货量会非常有限，目前也还没正式出货。想要真正能让可折叠屏幕走入全球消费市场，掀起新一波的换机大潮，进而带动整个供应链迈向成熟，还是得靠手机大厂像是三星、华为等这些业者。
图：柔宇的柔派手机（图片来源：柔宇）
不过，很可以肯定的是，但 2019 年绝对不会是这类产品爆发的一年，尽管三星、以及后续华为正式发表了产品，但价格肯定很高，Galaxy Fold 定价 1980 美元起跳，不要忘记当初 iPhone XS Max 推出时，售价 1099 美元起，就已经被外界批评得很惨，尽管可折叠式手机可一机两用，但现在要吸引消费者买单，并不容易，而且消费者多半不愿意当白老鼠，宁可等待产品更成熟、价格更低再买，因此，2019 年整个市场的出货量不大，据了解，三星预估出货量为 100 万台，华为预估出货量为 20 万台，以全球前二大手机厂一年出货量 3 亿台跟 2 亿台来看，实在是非常小的比例。
OLED 如何制成可折叠？
为了让读者更加了解可折叠面板技术及技术难度，DT 君多做说明，首先，OLED 面板分为两大类：刚性的硬式 Rigid OLED 以及柔性的 OLED，后者又依据弯曲程度的大小，分为三种：可挠曲（Flexible）：像是 Samsung Galaxy S6 Edge 率先在手机上采用曲面屏幕、或是Apple Watch；可折叠（Foldable）：比如柔宇推出的 FlexPai 柔派手机；可卷曲（Rollable）：以 LG 的 Signature OLED TV R 电视最经典。
OLED 如何制成可折叠？面板结构有很大不同。
Rigid OLED 结构（由下而上）：玻璃基板、薄膜电晶体（TFT）背板、OLED 发光层、触控面板、玻璃上盖板、圆偏光片（CPL，Circular Polarizer）、屏幕保护玻璃（Cover Glass）。
Foldable OLED结构（由下而上）：塑胶基板（目前主流为PI膜）、软性TFT背板、OLED发光层、软性触控面板、软性上盖板、CPL、屏幕保护塑胶、Hard Coat（增强被镀材质硬度的薄膜）。
制程需要做什么改变？
由于 OLED 对水气及氧气非常敏感，高水氧阻隔一直是制程的关键。刚性 OLED 作法是采取玻璃封装，以玻璃作为阻隔水、氧穿透的主要基板，上下层各有玻璃，侧边也有可熔融玻璃，再以 Frit Sealing 技术把侧边和上下两片玻璃封装在一起。
但玻璃封装方式无法满足可折叠 OLED 结构需求，取而代之的是软性封装（Flexible Encapsulation），包含阻水气、薄膜封装（TFE， Thin Film Encapsulation）技术。
可折叠 OLED 作法：软性封装：受制于塑胶基板的耐温度及隔绝水氧的效果比玻璃差，必须在软性 TFT 基板（Flexible TFT Backplane）以及软性上盖板（Flexible Front Plate）增加阻水阻气隔绝层（Gas Barrier）。同时，在 OLED 发光层上也会采用薄膜封装技术来保护 OLED，或是采取跟软性上盖板搭配的边缘封装（Edge Sealing）技术。
另外，还有一种混和封装（Hybrid Encapsulation）：融合 TFE 与阻挡膜（Barrier Film）技术，但因生产成本较高昂，阻挡膜厚度较厚，灵活度相对受限，因此面板厂多选择发展 TFE 封装技术。
新材料及关键材料有哪些？
可折叠 OLED 比可挠曲 OLED 的要求更多，因此，新材料的使用需求随之而生，同时一些既有的关键材料也必须因应可折叠的特色进行改造。
一、PI 膜及 CPI 膜。柔性基板主要有三种材料：塑胶、金属箔（Metal Foil）、柔性玻璃。一般玻璃为刚性，无法弯折，但保护玻璃大厂康宁投入研发可弯曲玻璃 Willow Glass 数年，去年也对外展示其研发的可折叠显示屏玻璃，不过，目前在底层的基板部分，行业选择采用塑胶类基板，主流为聚酰亚胺（PI）基板，另外在上层的屏幕保护塑胶部分，可采用无色聚酰亚胺（CPI，Colorless Polyimide）膜，如三星的可折叠手机采用 PI 膜，供应商为日本的住友化学。
二、可弯折的触控面板：ITO 替代材料，金属网格及银纳米线受瞩目。铟锡氧化物（ITO，IndiumTin Oxide）具有良好的导电性与透光性，已用于大多数的触摸屏中，但 ITO 触控线路受固有的脆性影响，在数次弯曲或较大幅度弯折后，电阻率（resistivity）会急剧上升，致使触控功能失效，另外 ITO 在弯折时也容易断裂，因此需要 ITO 替代材料。
目前替代材料有几项技术：金属网格（Metal Mesh）、银纳米线（Silver Nanowires）、碳纳米管技术（Carbon Nanotube）、导电聚合物技术（PEDOT／PSS）等，其中目前具高量产性的为金属网格及银纳米线，行业也分为这两大阵营。据传三星的可折叠手机就是采用金属网格材料。
三、光学透明粘合胶（OCA，OpticallyClear Adhesive）。OCA 为触控屏中用于多道贴合制程的重要材料，如两张 ITO 导电薄膜（ITO Film）的对贴、ITO Film 跟保护玻璃的贴合、将触控模组跟显示屏贴合变成触控显示模组等，目前业者需针对可折叠式面板的高耐弯曲需求推出相对应方案。
四、圆偏光片（CPL）。一般来说，硬式OLED 面板整体厚度 1～2 毫米（mm），可折叠 OLED 面板的厚度必须在 200 微米（μm）以内，为硬式面板的十分之一，但传统的 CPL 厚度约 150μm，对于OLED 柔性应用是一项阻碍，所以行业正积极研发薄型的 CPL，必须减肥约至 30μm 左右。
五、多轴精密铰链／轴承（Hinge）。可折叠屏幕手机在屏幕折叠处的设计大约有两种方式，一种是采取铰链的机构件设计，二是不使用铰链，而是利用磁吸式结构、以及类似魔术贴、钩和凹口等结构来配合，柔宇的柔派手机就是采用铰链式。铰链／轴承这类的机构件其实应用在很多的消费性电子产品，特别是笔记本（开阖屏幕）、桌上型显示屏或是电视（调整屏幕上下的角度），但用于可折叠屏幕手机的方案则完全不同于笔记本及显示屏，过去笔记本屏幕的开阖测试标准常规为 2～3 万次（依机种不同），可折叠屏幕手机至少得达到 20 万次，因此业者正在开发全新、高耐久度的结构。
量产不是开花结果，而是磨练的开始
三星显示（Samsung Display）投入可折叠屏幕技术至少 10 年，起初几年在实验室低调研究，到了 2011 年在美国物理联合会（AIP）出版的《应用物理学快报》（Applied Physics Letters）上发表一篇研究文章，展示由 2 块 AMOLED 面板组成的可折叠显示器原型，因为是原型手机，看起来有点粗糙，但是，屏幕对折起来时中间没有明显着折痕，且对折的曲率半径非常小，只有 1 毫米（mm），通过折叠次数 10 万次的测试后，屏幕中心（也就是折叠处）亮度仅约下降 6％，在当时来说可以说是一项大突破。等了数年之后，Galaxy Fold 才终于代表进入了量产时代。
但准备量产才正是挑战的开始。包括了必须克服材料折叠、挤压产生的应力（stress），以及塑胶基材比玻璃更容易产生静电，静电放电（ESD，Electro Static Discharge）损害电子组件，这些导致了可折叠 OLED 面板量产良率不够高，另外还有关键材料的供货稳定度、针对可折叠特色所开发的软件及 APP 的使用体验够不够好、数量够不够多，以及价格过高、外观不够轻薄等等，挑战实在太多了。
所以，产品发表之后，众家业者的磨练才真正开始。 |
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