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华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?
2019-11-18 21:14:09  出处:芯智讯  作者:浪剑客· 编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接

11月15日,备受关注的5G折叠屏手机华为Mate X正式上市,受到了市场的热捧。定价16999元的Mate X,开售仅一分钟就被一抢而光,市场上可谓是一机难求。

随后Mate X很快被黄牛炒到了3万以上,最高甚至达到近10万元,实在令人咂舌。今

天Mate X再度开售,依然是短时间内就售罄。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

而华为Mate X之所以被爆炒,主要还是由于供应量十分的有限。

同样,近期两次开售的三星折叠屏手机Galaxy Fold,也出现短时间即售罄的现象,不过价格并未像华为Mate X那样遭到大幅炒作。

主要是因为Galaxy Fold在开售之前花了很长的时间进行测试和备货。此前有消息称,三星Galaxy Fold备货量达数十万台。

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不过,即便如此,这个备货量也是远远低于三星主力机型动辄数百万台的备货量。

其根本原因还是在于折叠屏手机过于复杂,应用了很多新的技术和零部件,装配难度大,测试要求高,并且很多关键的零部件产能也比较有限,使得折叠屏手机的产能提升也受到了限制。

另外由于折叠屏手机的成本较高,也使得如果大量备货所需的资金将非常的庞大,并且会面临较大的市场风险(毕竟是新的产品形态,市场到底接受度如何犹未可知)。

下面我们一起来看看折叠屏手机的供应链,看看折叠屏手机到底有多难?

一、折叠手机元年,各大手机厂商加紧布局

(一)三星、华为引领折叠屏手机趋势

智能手机行业迎来“折叠屏时代”,各大手机厂商积极布局。早在 2018 年 10 月底,国内柔性屏生产商柔宇科技就推出了全球首款折叠屏手机 FlexPai(柔派)。随后在2019年1月,小米曝光了一款双折叠屏设计的工程样机。

2019年2月,三星和华为相继发布了旗下首款款折叠屏手机:Galaxy Fold 和 Mate X,并亮相世界移动通信大会(MWC),揭开了“折叠屏手机时代”的帷幕。此外,TCL 也在 MWC 上展示了一款自己研发的折叠屏手机,其外观和华为、柔派相似。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?
▲三星Galaxy Fold(左)和华为Mate X(右) 

今年9月底,小米又推出了一款非常惊艳的“环绕屏”概念机——MIX Alpha,采用一块完整的屏幕环绕机身,屏占比高达180.6%。定价19999元,预计12月量产上市。

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▲小米MIX Alpha

11月14日,联想旗下的摩托罗拉也正式发布了旗下首款折叠屏手机——全新的Razr,采用了翻盖可折叠屏,并延续了经典的Razr V3的设计,成为了全球首款折叠屏翻盖手机。

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▲新版的摩托罗拉Razr

此外,苹果、LG、OPPO、中兴、微软、谷歌等厂商似乎也在积极准备推出自己的折叠屏产品。

(二)折叠屏手机受期待,引领多方面升级

已经上市的三星Galaxy Fold和华为Mate X采用了不同的折叠方案,三星采用的折叠方式是内折叠,而华为采用的则是鹰翼式不对称外折设计。

相比于外折叠方式,内折叠方案为了折叠后达到屏幕之间更好的贴合效果,对曲率半径的要求更高,技术实现上难度更大。但反过来采用外折叠的方式会把屏幕暴露在外侧,折叠处屏幕更易破碎,维护成本较高。

三星本来预计今年四月份正式发售 Galaxy Fold,但在媒体测评中,试用两天后即出现了屏幕连接处隆起、闪屏、黑屏等问题,因此三星一直等到九月份才陆续在韩国、英国、美国等国家正式发售 Galaxy Fold。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

突破屏占比限制,折叠屏大尺寸优势凸显。近几年,在全面屏消费需求的驱动下,全球的手机厂商推出了各种提高屏占比的技术路线,但受制于屏幕发声、挖孔屏等技术的尚未成熟,单屏的屏占比已经逐渐达到极限,目前智能手机屏占比最高可达 94%左右。

相比传统智能手机,折叠屏提高将近 50%的显示面积,同时增加了屏幕数量,消费者可以选择单屏或者多屏组合使用,不仅满足了日常单手握持的需要,还可以集平板与手机的功能于一身,实现多任务同时操作,从而有望为各大手机厂商提供新的增长点。

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三星 Galaxy Fold 折叠后可用的是一个 4.6 英寸的副屏(分辨率 840 x 1960),用于处理简单的任务和状态显示,展开后则变身为 7.3 英寸的平板电脑(21:9,分辨率 1532×2152)。在硬件配置上,三星 Galaxy Fold 使用的是 7nm 高通骁龙 855 芯片,内置两块电池组合而成的4380mAh 大电池,配备 12GB内存+512GB存储,同时搭载了六颗摄像头(前置双摄,后置三摄,机身正前面外加一个摄像头),支持无线共享充电、人脸识别和侧面指纹识别。

与同期发布的 S 系列旗舰机 Galaxy S10+对比可以发现,Galaxy Fold 在显示面积、电池容量方面均具有明显的优势。此外,三星目前正在研发的第二款折叠屏手机有可能使用超薄玻璃(UTG),尺寸只有传统手机显示器玻璃的 3%,可以保护其折叠屏手机的内屏,从而提高手机屏幕的耐用性。

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华为 Mate X 采用不对称外翻折叠设计,折叠后由 6.6 英寸的主屏(19.5:9,分辨率 2480×1148)和 6.38 英寸的副屏(25:9,分辨率 2480×892)组成,总尺寸可达 8 英寸,分辨率为2480×2200,厚度可做到 5.4 毫米。根据华为消息,此次折叠屏手机 Mate X 将会搭载华为首款 7nm 5G 多模芯片巴龙 5000,并升级芯片麒麟 980 为麒麟 990,同时支持 NSA/SA 两种 5G组网,采取 4 组 5G 天线设计,下载速度可达 4.6Gbps。

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此外,华为 Mate X 配备的双卡设计可以分别支持 4G 和 5G 网络;充电速率方面也进行了升级,内置 4500mAh 大电池,并使用 55W 超级快充。而华为发布的第一款 5G 旗舰机 Mate 20 X,屏幕尺寸可达 7.2 英寸,分辨率为 2244×1080,后置 4000 万超广角徕卡三摄,电池容量为 5000mAh,支持 40W 超级快充。可以看到,为了提高折叠屏的用户体验,华为在 Mate X的处理芯片、电池容量和充电速率上都有了较大的提升。

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可折叠屏手机与普通智能手机相比,提升的原材料成本主要体现在显示屏、铰链、PCB、电池等零部件上。

据 IHS,以三星 Galaxy Fold 与 Galaxy S10+的对比为例,总成本提升了 30%。其中,Galaxy Fold由于显示屏幕数量和面积的增大,显示屏成本相较 Galaxy S10+提升了 77%,是主要的成本提升来源。同时,为了满足可折叠的需要,PCB 成本上升了 14%,电池和铰链等零部件成本上升了 120%。

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显示屏约占折叠手机售价三成。据三星,海外上市的 Galaxy Fold 新版维修零部件价 格,屏幕更换需 599 美元(约占整机售价的 31%),后盖更换价格 99 美元。与此相对,iPhone 11 Pro Max 和三星 Note 10 Plus 屏幕更换的价格分别为 279 美元、329 美元。

二、可折叠手机的核心技术之一:柔性显示屏

折叠屏手机要做到二十万次以上的折叠和弯曲,保持 5 年的使用寿命,核心难点在 于显示屏和铰链技术。为了确保折叠屏 20 万次以上的折叠不出问题,包含多层结构的显 示模组厚度应尽可能降低,屏幕模组的组成结构要尽可能提升强度,核心在于提升盖板材料、基板薄膜、偏光片、纳米银线和 OCA 胶等零件的性能。同时铰链的精密度、可靠性和耐弯折性能要求远比笔记本电脑要高。

(一)PI 薄膜等柔性材料将替代刚性盖板玻璃

可折叠屏盖板需要轻薄的柔性材料。目前智能手机显示屏盖板主要采用康宁的大猩猩盖板玻璃,这种材料即使能实现一定的弯曲度,但容易碎裂。可折叠屏需要满足反复弯折的需要,无法使用玻璃作为保护层,而且厚度要做到 0.5 厘米以下,盖板玻璃可做到0.35mm,但只能弯折一定的形状,不能做到完全的可折叠,因此需要发展新的柔性材料。

AMOLED 显示模组厚度将从硬屏的 1.45mm 下降至柔性可折叠屏的 0.56mm 左右。盖玻片、偏光片、OCA 光学胶、触控层、封装基板层、硬质保护膜等材料需要做得更薄或者使用超薄的柔性材料。

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PI 薄膜和 UTG 有望替代普通玻璃成为显示屏的基板覆盖材料。Rigid OLED 使用玻璃作为基板,可以阻隔水和氧气进入面板内部腐蚀电路,但传统的玻璃基板为刚性材料,不适合应用在柔性显示屏中。具备替代潜力的基板材料可以是具有弹性的超薄玻璃(UTG),也可以是聚合物薄膜:透明聚酰亚胺薄膜(PI 薄膜或者 CPI)或聚脂薄膜(PET)。

PI 薄膜是目前适合折叠屏的基板材料。PI 薄膜在低弯曲半径、耐久性、表面硬度等方面均优于超薄玻璃。但与玻璃相比,CPI 薄膜具有低透明度、存在塑料感、容易划伤等缺点。表面硬化处理可以增加 PI 薄膜的表面硬度,在保持柔性的同时使材质更有玻璃质感,但针对 PI的表面硬化处理较为困难。而 PET 虽然透光率高,可达 90.4%,但在多次弯折下容易产生塑性变形,目前折叠屏使用更多的是 PI 材料,PET 薄膜应用较少。UTG 基板相比于聚合物基板,由于保留了玻璃的物理特性,具有更好的透光性、耐热性和表面硬度。

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PI 薄膜拥有优良的耐热稳定性,能够满足显示屏加工过程中电极薄膜沉积和退火处理等高温制程要求。PI 薄膜本身比较柔软,在表面硬化(Hard Coating)处理后,具备良好的耐刮耐磨性能、满足折叠屏反复弯折的要求,而且轻薄、透光性好,因而适合柔性屏、折叠屏制造需求。

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透明聚酰亚胺薄膜(PI 薄膜)市场由美日韩主导,主要生产企业包括杜邦、今山电子、长春高琦、日本三菱瓦斯、东丽杜邦、东洋纺公司、三井化学、韩国 KOLON。日本占全球透明聚酰亚胺薄膜产量的 95%,MGC 是日本透明聚酰亚胺薄膜的重要生产商,其最早将聚酰亚胺薄膜产业化。SKC 和 KOLON 也在积极研发透明聚酰亚胺薄膜,SKC 在 2017Q2 量产,KOLON 在2018Q1 量产。

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(二)折叠屏用 OLED 偏光片朝轻薄、柔性方向发展

折叠屏 OLED 对光学性能要求提升,要求偏光片将光学性能发挥到极致,同时要求其大幅降低厚度。据三星 SDC 大会,Galaxy Fold 使用的偏光片厚度相比之前的降低了 45%。偏光片是一种高分子材料复合膜,由偏光膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜组成,主要用于平板显示(TFT-LCD、OLED)。偏光片中发挥偏振功能的核心膜材是 PVA 膜。偏光片按照功能分类可以分为:透射式偏光片、反射式偏光片、半透过半反射式偏光片、补偿性偏光片。

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TAC、PVA 占据偏光片成本的主要部分。

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偏光片的制造工艺主要包括延伸法和涂布法,具体包括染色、延伸、贴合、涂布、精密裁切等环节,其中染色材料配方是技术关键。

延伸法目前是主流工艺。将其生产技术以 PVA 膜的延伸工艺来划分,包括干法和湿法两大类。湿法拉伸工艺中,拉伸倍率容易提高、着色均匀,生产的偏光片在色调均匀性和耐久性方面优于干法拉伸工艺。干法拉伸工艺容易产生延伸不均匀及膜表面粗糙等弊端,其优点是可以采用较大宽幅的 PVA 膜进行加工,生产效率较高等。日、韩及中国厂家一般采用湿法延伸工艺。

偏光片的基本性能指标主要包括:光学性能、耐久性能、粘结特性、外观性能以及其他特殊性能。OLED 用偏光片的基本结构分为偏光部分和功能性补偿部分。偏光片的偏光度理想状态需要大于 99.9%,透过率达到 45%以上,补偿部分要求可见光全波长进行补偿。

折叠屏 OLED 显示要求偏光片具有可弯曲、轻薄、可靠性、耐刮性能。

可弯曲和轻薄方面,为了配合折叠屏 OLED 面板的弯曲和开合功能,偏光片要求足够薄,而且满足数十万次的可弯曲性能,比 TFT-LCD 更薄、更耐弯折。

柔性和薄型化OLED 要求补偿膜的厚度比 TFT-LCD 低很多,液晶补偿膜能够达到 2-10 微米厚度,有望成为折叠屏偏光片的主流选择。业界对正常的 OLED 偏光片厚度的要求是 60-70 微米,在弯折性能需要满足在 2mm 曲率条件下完成 10 万次测试,折叠屏对弯曲的性能要求更苛刻。

可靠性方面,以外折结构设计的折叠屏因为转轴处难以做到严丝合缝,而且偏光片处于显示屏的最外层部分,其在耐高温、耐温湿性要求比正常手机要求更高。

耐刮性能方面,折叠屏因为屏幕大,用户直接接触到偏光片的表面,且基板是 PI 薄 膜等柔性材料,如果没有硬化处理,表面容易出现划痕而影响屏幕显示,同时也要满足一定的耐摩擦要求。

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偏光片目前由日、韩、美国、中国台湾等垄断。美国主要是杜邦、3M,日本主要是日东电工、住友化学、日本合成化学等公司。韩国企业 Koreno 从日本进口半成品后通过后道加工生产偏光片。LG 化学拥有自己的技术,占据 25%的偏光片市场。国内生产企业主要是盛波光电和三利谱。能够量产超薄偏光片主要包括日东电工和住友化学。

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偏光片 80%以上的需求来自 TFT-LCD。据 HIS,2018 年 AMOLED 偏光片出货面积为 9.5百万平方米,预计 2019 年将增长至 13.9 百万平米,折叠屏手机由于显示面积提升 70%以上,将成为 OLED 偏光片新增长点。

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(三)触控屏将采用新型柔性电极材料

折叠屏触控层面将采用新的柔性电极材料。氧化铟锡(ITO)是目前主流的触控电极材料,由于其弯折性能受限,多次弯折或者大幅度弯折后,电阻率会显著上升且容易断裂,难以用于柔性触控屏和中大型触控屏。

金属网格(Metal Mesh)、纳米银线、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物等柔性材料具有优良的导电性能,有望在柔性触控屏中替代 ITO,其中尤以金属网格和纳米银线的应用效果最好。碳纳米管、石墨烯由于难以规模化生产,成本较高,故暂时不合适折叠屏生产,金属网格、银纳米线兼具良好性能和量产能力,已经投入使用。

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金属网格是在柔性薄膜上压制导电金属网格图案,并覆盖银、铜等金属实现导通的触控技术,弯折性能优异。金属网格供应商主要包括美国 Atmel、欧菲光、东丽、富士等。

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纳米银线是在薄膜材料或者玻璃基板上涂覆纳米银线墨水材料,借助镭射光刻技术形成具有纳米级别、透明的银线导电薄膜。纳米银线成本低、稳定性好,拥有优异的导电性、透光性和可挠性等优势。目前供应商主要包括合肥微晶、珠海纳晶、Cambrios(TPK控股)、苏州诺菲、C3NANO、华科创智等。

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(四)OCA 光学胶迎来量价齐升

OCA光学胶是一种双面贴合胶带,是触控屏材料的最佳粘合剂,要求洁净度非常高。此外,OCA 光学胶具有无气泡、耐水性、耐高温、抗紫外线、高洁净度、高透光率、低雾度、高粘着力、无晶点等优点,厚度均匀平整度较高,其折射率为 1.48(接近玻璃、PC、PMMA)、透光率处于 92%至 99%,长期使用能够防止黄化、老化、发雾、脱离被粘表面及发生气泡等问题。OCA 光学胶主要用于电子纸、触控屏、镜头组装、显示面板组 装、玻璃等。

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OCA 光学胶在显示屏中的功能:减少眩光以及 AMOLED 发光损失,增加显示器亮度,增加对比度和透射率,避免牛顿环,扩大可视区域。

OCA 光学胶采用模切加工工艺,对环境要求非常高。换膜加工要求千级或者百级无尘室。OCA 需要根据不同的贴合方式采用不同的模切结构。7 寸以下采用模切,10 寸以上采用液态胶。OCA 贴合方式包括:软对硬贴合,sensor 表面贴合 OCA 需要用到带自动对位功能的 OCA 贴附机;将贴好的 OCA SENSOR 与盖板材料贴合,需要用到真空贴合机。

OCA 光学胶用量翻倍,耐弯折性能提升。折叠屏因为显示面积变大,所需的 OCA光学胶比普通手机大幅提升。折叠屏弯折次数达到 20 万次以上,普通 OCA 胶流动性非常大、内聚性一般,挤压后非常容易变形,折叠屏要求 OCA 光学胶耐弯折和可靠性大幅提升,OCA 光学胶在开合过程中还需要保持流动性同时不能脱落。

折叠屏采用的 OCA 胶目前供应商主要包括 3M、三星 SDI、三菱、韩国 TMS。据Digitimes,三星 SDI 独家供应三星折叠屏手机的 OCA 胶。国内供应商主要有富印集团、凡赛特、新纶科技、加韵光学、宝力新材、慧谷化学等。据 wind,2017 年全球 OCA 光学胶市场规模接近 9 亿美元,随着 OLED 渗透率提升以及面板显示产业增长,预计 2020年 OCA 光学胶市场规模有望达到 10 亿美元。

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(五)折叠手机渗透率提升,折叠屏幕需求量将持续增长

折叠屏市场放量在即,到2021年折叠屏手机出货量预计可达到1800万部。据彭博社报道,三星正在研发第二款折叠屏手机,折叠方式上采用类似于传统翻盖手机的内折叠方案。相比Galaxy Fold,由于技术上更加成熟,三星的第二款折叠屏手机将会做的更加轻薄,成本上也会降低很多,从而进一步扩宽折叠屏手机的消费需求。根据 IHS 预测,2019-2021 年可折叠手机出货量为 150、830、1750 万部,到 2025 年出货量将攀升至 5340 万部,CAGR 可达 81%,渗透率约为 3.4%。

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全球 OLED 面板出货量预计今年可达 7.68 亿片,其中三星依托将近 10 年的研发经验积累,占据了全球高端 OLED 屏超过 90%的市场份额,垄断了整个市场供给。群智咨询预计,柔性 AMOLED 出货渗透率将于 2020 年达到 18%,超过 3 亿片,产值将达到 214亿美元。而京东方成都 6 代全柔性 AMOLED 生产线已经开始量产,有望成为国产安卓机型的供应商。

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国内面板制造厂商像京东方、维信诺、深天马等,也在不断布局 AMOLED 生产线。 2019 年就有 6 条新的 AMOLED 生产线计划量产,包括京东方绵阳六代线、辉上海六代线、维信诺固安六代线、柔宇深圳五代半线、华星光电武汉六代线、信利安徽六代线,到 2020 年国内计划量产的 AMOLED 生产线有望超过 13 条。

据京东方,在经过近一年半的良率爬坡后,其成都 6 代柔性 AMOLED 生产良率已经超过 70%,但其生产的柔性 OLED 屏并不只是用于手机折叠屏,还包括可穿戴设备等其他领域。目前,京东方有望成为继三星之后,国内首家具有量产百万级手机折叠屏的面板厂商。此外,LG 的 LGD E6 6 代全柔性 AMOLED 已经量产,但产能有限。据奥维瑞沃预计,2019 年智能手机对 OLED 的需求约为 4.5 亿片,其中柔性屏可达 2 亿片,以三星、华为为首的手机厂商将消耗可折叠屏约 110万片。

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根据已有的信息显示,三星Galaxy Fold的折叠屏由三星Display供应;华为Mate X的折叠屏由京东方供应;小米此前曝光的双折叠屏手机以及MIX Alpha的环绕屏都是来自维信诺;摩托罗拉推出的新版的Razr所采用的翻盖折叠屏也是由京东方供应的。

三、折叠手机的核心技术之二:铰链

(一)铰链,可折叠屏的核心设计

铰链,学名叫 MIM 转轴,最早在消费电子的应用可以追溯到笔记本电脑。1982 年 IBM设计了一款可以翻转屏幕和开合的手提式电脑 PC Convertible,1985 年东芝也推出了一款带转轴设计的笔记本电脑。刚开始的笔记本电脑比较笨重,直到 1992 年第一台 ThinkPad面世之后,笔记本的铰链延长能够稳定的固定屏幕并且最大程度减少了体积。随后,笔记本电脑转轴的开合角度从 130 度逐渐做到了 180 度、360°,应用范围也从办公室拓展到客厅沙发、户外等场景。铰链的创新丰富了笔记本产品类型,也为折叠屏手机打下基础。

折叠屏实现可折叠的核心就在于铰链的设计。铰链的功能是支撑旋转,连接屏幕。为了折叠后实现屏幕更好的贴合,尽量减少屏幕之间的空隙,可折叠屏的转轴不仅要做到自身轻薄、柔性、性能稳定,还要将折叠屏内部相关的电路连接、走线以及散热考虑在内,同时还得满足用户握持的体验。此外,屏幕每次折叠时都会对转轴造成一定的磨损,因此转轴不仅要具有较高的回转精度、摩擦系数以支撑屏幕的折叠和旋转,在精密性、耐用性以及强度等方面,也均要高于笔记本电脑的铰链。

三星 Galaxy Fold 的铰链部分,采用四个弹簧卡口将屏幕锁定在展开状态,一个中心铰链带动齿轮系统使得手机两半同步展开,两个分别固定在中轴顶部和底部的铰链吸收扭力,使得屏幕折叠后不发生褶皱。华为 Mate X 设立了 4 层结构,从上到下是屏幕保护层、可弯折的柔性屏幕、软胶支撑片、转轴(由一百多个零件组成),采用鹰翼式折叠,实现了单机厚度 5.4mm、折叠厚度仅有 11mm 的良好体验。

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▲三星Galaxy Fold内部铰链(图片来源:iFixit)

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折叠屏转轴的出现经历了从物理运动原理到子功能模块的设计,再到具体材料的选择,生产工艺存在极大的难度,目前三星生产的铰链良率较低,低于柔性屏的生产良率,预计成本在 30~40 美元之间,国内厂商提供的铰链样品成本也约为 40 到 50 美元。

折叠屏铰链成本高的主要原因:1)数十种精密金属零部件,采用 MIM、冲压、CNC精密加工等多种工艺;2)金属零部件尺寸和装配精度高带来工艺复杂度提升;3)零件多和组装工艺程序繁杂导致累计公差大幅增加,成品良率比普通金属中框低很多。

转轴的结构设计复杂,由上百种精密元器件组成。从三星和华为公布的转轴专利来看,华为采取的技术路线是通过齿轮咬合的方式链接两侧屏幕,可实现 0-180 度的自由翻折,三星转轴采用的则是轴与叶片的联动设计开合屏幕,在屏幕展开后转轴会隐藏在机身内部,从背面无法看到。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

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OPPO 于 2019 年 2 月在美国提交了铰链专利。该专利显示的可折叠手机主要由旋转机构、装饰组件、第一主体、第二主体、支撑组件、显示面板组件等组成。

三星 Galaxy Fold 在铰链方面做了大量优化:铰链区域的顶部和底部新增了保护帽加固,以避免受到灰尘等外部颗粒的进入,同时维持良好的折叠性能;Infinity Flex Display顶部保护层拓展到边框,下方添加了其他金属层,增强了对显示屏的保护;铰链与主体之间的间距进一步减小,连接更加圆滑。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

(二)铰链产业链:海外企业主导

供应链主要为韩资和台资厂商。据韩国媒体,韩国厂商 KHVatec 为三星 Galaxy Fold独家提供铰链。广东金立变速为三星 Galaxy Fold 提供微型传动结构。台湾奇宏为华为Mate X 提供铰链。随着折叠屏铰链技术成熟及良率提升,铰链成本有望持续下降。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

微软在 10 月 2 日的新品发布会上,发布了两款双屏折叠产品:平板电脑 Surface Neo和智能手机 Suface Duo,虽然只是双屏折叠,还不算真正意义上的折叠屏产品,但微软的转轴设计显得颇为精巧,在屏幕连接处采用了 360 度的金属铰链设计,带有铰链扭矩系统的微型齿轮,可以实现两块厚度一致的超薄屏幕在折叠后完全的贴合,中间没有任何缝隙。Surface Duo 配备的两个 5.6 英寸的屏幕可以通过 360 度的铰链设计折叠成多个角度,展开后形成 8.3 英寸的显示屏。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

MIM 是实现高精密转轴的核心工艺之一。为了实现转轴的良好性能,材料的制备至关重要,制造工艺 MIM(金属注射成型)和液态金属将发挥关键作用。MIM 是将现代的塑料注射成型技术引入粉末冶金领域形成的一门新型粉末冶金近净成形技术,采用金属粉末为原料,通过成形和烧结工艺,可以低成本地生产各种精密零部件。

MIM 在制备具有复杂几何形状、均匀结构和高性能高精度的近净成形产品方面,具有独特的优势,而且在生产制备上可以实现全自动和连续操作,生产效率高,目前广泛用于各种电子产品的转轴制备。苹果在新款 Macbook 的转轴中也采用了金属注射成型技术。MIM 一般采用铁基材料和工具钢材质。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

液态金属是一种不定型的锆合金材料,与晶体在固定的熔点下转变为液体不同,液态金属的物理特性和玻璃更为相似,其黏滞度会随着温度的升高而降低,这意味着液态金属在高温下具有很强的可塑性,在模具成型时更容易控制结构特征。液态金属具有高强度、高尺寸精度以及优异的成型能力,可以满足复杂结构器件的超薄设计,而且制造出来的成品外观优美,还可以大幅度节约结构件的工艺成本,非常适合作为折叠屏转轴的制备材料。

四、折叠屏手机带动电池、FPC等零部件用量提升

(一)搭载双电芯和快充,提升电池单机附加值

由于折叠屏显示面积的增大,耗电量必然也会随之攀升,如何保证可折叠手机的续航能力是一道难题。以三星和华为为例,两者均采用了双电芯的解决方案,在机身两侧上各配置了一块电池。三星的两快电芯组合形成了 4380mAh 的大电池,支持快充、无线充电和反向无线充电;华为则搭载了 4500mAh 的电池,并使用 55W 超级快充技术,半小时充电量可达 85%。

为了达到快充和无线充电的要求,电池的成本必然也会随之上升,从而直接拉高电池的单机附加值。同时,由于折叠屏在折叠后要比传统的智能手机厚,为了保证手机的轻薄,电池的尺寸不宜过大,因此传统的锂电池可能已经满足不了折叠屏的需求,未来有可能在柔性电池上发力。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?
▲三星Galaxy Fold拆解图,内部配备了两块电池

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?
▲华为Mate X内部也配备了两块电池

(二)双倍主板,零组件单机价值量提升

折叠屏手机双屏幕,采用双主板。三星 Galaxy Fold 采用 2 个屏幕,PCB 主板是普通手机的 2 倍,同时主板上的电源管理 IC、射频芯片、音频芯片等芯片数量翻倍。FPC 数量提升。两个屏幕之间的连接依赖柔性 FPC,同时摄像头数量的增加也提升了 FPC 用量。三星 Galaxy Fold 采用两条布局良好的柔性排线沟通两半的设备。此外,防 水材料、电磁屏蔽件、散热材料等零组件也将随着主板零部件增加而大幅增长。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

三星 Galaxy Fold 搭载 6 颗摄像头,其中,后置 3 颗(12 MP 长焦以及 12 MP 广角摄像头、16 MP 超广角摄像头),折叠屏内有 10 MP 自拍摄像头和 8 MP RGB 深感摄像头,非折叠屏有 10 MP 自拍摄像头。华为 Mate X 也采用了三个徕卡摄像头。

五、总结

随着折叠屏从概念走向量产,整个产业链将迎来新的挑战和机遇。与传统的曲面显示屏相比,柔性 OLED 屏幕在基板材料、触控、OCA 光学胶、偏光片、FPC 等环节都提出了新的要求,目前具备柔性面板量产能力的产商有三星、京东方、LG、深天马、维信诺、TCL 集团等国内外的公司。同时为了满足可折叠的需要,需要对折叠转轴进行全新的设计,降低折叠时带来的磨损,提高屏幕的耐用性。而且可折叠屏手机的尺寸不宜过大,这就要求可折叠屏手机的各种组件要尽可能地降低厚度,在材料的选择和制备工艺的改进方面带来了新的挑战。

此外,为了保证消费者的用户体验,真正实现折叠屏的普及,需要在 FPC、转轴设计等方面实现屏幕更好的贴合,在偏光片、OCA 光学胶、触控材料等组件上降低厚度,以及在电池和充电效率上进行升级,提高续航能力,以应对显示面积增大的耗电需求。

华为Mate X被炒至10万元:折叠屏手机为何这么难?

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