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18:9全面屏趋势下的手机异形屏技术大解析

日期:2017-8-30
来源:新材料在线

  8月8日,夏普发布了全球第一款异形全面屏手机-夏普S2,屏占比高达87.5%,手机显示屏抵达额头边界。几乎可以确定的是,即将发布的iphone 8也将采用异形全面屏,一时间,异形屏成为手机行业关注的一个焦点。

  异形屏?这是什么??

  全面屏产品设计,可以分为异形屏和非异形屏。非异形屏就是大家所熟悉的三星 S8 这样的方式,为上下都用额头,只是把屏幕的尺寸做了改变,到 18:9。这种实现方式,可以看成是对传统手机的一种改良,成本相对便宜很多,也比较容易实现。

  异形屏则是在非异形屏的基础上切掉部分,用来安放摄像头、听筒等零部件。由于加工困难,技术难度高,成本高,能够提供异形显示屏的厂家少,因此目前异形屏主要用于旗舰机和高端机设计。

  

 

  异形屏(左)和非异形屏对比

  做好异形屏需要克服这些!

  通过异形切割的方式给手机“开脑洞”,为前置相机等部分通过切割预留非屏幕区域,这种工艺可实现真正意义的全面屏,但技术难度和成本都要高很多。我们具体通过九个维度来介绍:

  1.尺寸变化带来的挑战

  目前智能手机上的屏幕绝大多数都是16:9的屏幕,如果手机厂商要切换到18:9的全面屏,那么这对于上游供应商是个很大的挑战。

  

  首先,从显示屏玻璃基板制程角度来看,18:9的玻璃切割相比当前的16:9来说更不经济,而且玻璃原厂需要重新排产线及工艺优化,而这也将引发短期内全面屏成本居高不下。

  尽管如此,面对全面屏大浪潮, 京东方、天马微、信利、深超光电、群创光电、瀚宇彩晶、和辉光电等国内面板厂都在积极布局18:9主流尺寸全面屏。

  因为供应有限,所以短期内全面屏的成本将会居高不下。不过,众多屏厂开始量产全面屏,成本有望进一步降低。总体趋势看,今年下半年上的全面屏以旗舰机为主,随着成本的降低,2018年中低端手机也将陆续采用全面屏,据行业专家预测,2018年全面屏手机将占4G手机的70%以上。

  2.不同显示屏资源情况

  全面屏显示面板主要有:OLED、LTPS、α-Si三种屏。

  OLED柔性屏倾向于可以实现接近100%屏占比的全面屏,且可以一定程度弯曲,目前定位高端全面屏手机中,如三星S8、iphone 8,是手机全面屏的最大趋势,但OLED屏价格高且资源紧缺。目前,手机面板OLED资源主要掌握在三星手里(95%以上),其次是LGD。考虑到OLED在手机高端机型的巨大潜力,目前来看有不少厂商目前在积极在跟进,如:深天马、京东方、华星光电、国显、AUO等。目前,天马OLED屏,一些产品还停留在小批量生产阶段,进入到大规模量产可能还需要时间;和辉光电OLED的产能目前也是不高,目前国内OLED生产,还处于起步阶段,中间还可能需要半年到一年的时间去沉淀,才能逐步把这个OLED的产能提升上来。

  LTPS(低温多晶硅技术)LCD 面板具有超薄、质量轻、低功耗等特点,是目前高端手机首选的 LCD 显示面板;若制造全面屏,可能定位在中高端手机中(比如三四百美金以上),LTPS面板由于量大,这两年将可能受到大部分国产旗舰、中端手机的青睐。

  LTPS的触控方案主要为In-Cell或外挂TF,主要采用通用COG封装方案。COF方案可以把整个模组做短两毫米,屏占比也相应可以做得更大,但是这样整个工艺制成更复杂,投入设备更大。据传深超光电、深天马正在积极跟进,但是COF方案到今年年底产能大概只有800K/月,相比而言COG的产能相对来说会比较大,良率也会比较高,成本有优势,所以在17年到18年,COG的方案依然会是主流。

  α-Si屏主要将应用在中低端全面屏手机中,在5.5、5.7、5.9寸的尺寸上,α-Si屏的资源是相对较丰富的。另外,华为、小米等对α-Si方案有明确需求。

  据行业人士预测,2017.12-2018.05应该是全面屏全速爬坡的阶段,这段时间各个模组厂的交付能力会面临一个极大的考验,国产、海外(手机)需求量比较大的一些产品,它们的总量可能会达到几KK或者10KK以上。这些厂商,就需要去跟面板厂、偏光片厂提前进行商务策略制定以保障供应。因此我们认为全面屏对于整个面板厂,偏光片厂,模组厂,外挂盖板玻璃厂,都是一次很好的机会。

异形切割

传统的16:9的手机屏幕呈长方形,四边均是直角,由于要在机身上放置前置摄像头,距离传感器,受话器等元件,所以屏幕和上下机身边缘均有一定距离。

  而18:9的全面屏手机的屏占比一般都会大于80%,屏幕边缘会非常贴近手机机身。如果继续沿用此前的直角方案,会无处放置相关模组和元件,同时,屏幕接近机身会让屏幕在跌落时承受更多的冲击,进而导致碎屏。

  

  因此对屏幕的异形切割十分必要。一方面要在屏幕四角做C角或者R角切割,同时通过加缓冲泡棉等进行边缘补强,以防止碎屏。以另外一方面需要在屏幕上方做U形切割,为前置摄像头,距离传感器,受话器等元件预留空间。

  

  当前的异形切割方案主要有刀轮切割+CNC研磨和激光切割。目前普遍采用的是CNC,比如三星、夏普、华星、天马等;当然BOE采用激光切割,三星、夏普以及部分国产厂商也添了激光设备,开始采用激光+CNC方案,因为纯CNC作业成本太高!更多关于全面屏的技术交流,不妨添加群主微信:13538141905,加入手机全面屏技术交流群。

  1.刀轮切割+CNC研磨

  刀轮切割是最为传统的切割方案,成本低,一般用于直线切割,精度在80um左右。刀轮切割的具体流程是先用刀轮在玻璃上划出切口,再通过裂片机完成裂片。

  刀轮切割属于机械加工,没有高温问题,不会导致框边黄化与热点缺口,但成品较粗糙,所以需要预留边角物料,通过CNC来磨边。

  

  CNC精雕玻璃是采用精雕机砂轮槽对毛坯玻璃进行磨边,去除余量,并通过钻头将玻璃原料进行倒边和钻孔以满足最终成品要求。由于玻璃属于脆性材料,其CNC原理为脆性剥离,和铝合金CNC原理有区别,CNC设备及刀具有差异。国内玻璃CNC供应商有北京精雕、佳铁自动化、创世纪、久久精工、环球同创等。

  2.激光切割

  激光切割是非接触性加工,无机械应力破坏,且效率较高。同样的两个C角,两个R角,一个U槽的加工方案,20秒左右就可以完成切割。

  激光切割的原理是将激光聚焦到材料上,对材料进行局部加热直至超过熔点,然后用高压气体将熔融的金属吹离,随着光束与材料的移动,形成宽度非常窄的切缝,激光切割的精度可以达到20um。

  

  从激光器的脉冲宽度时间来看,又分为纳秒(ns,10^-9秒)、皮秒(ps,10^-12秒)和飞秒(10^-15秒)等。脉冲宽度约短,峰值功率越高,热效应越低。

  从切割方案角度来看,激光切割又分为表面消融切割和内聚焦切割,表面消融切割可以直接切透,不需要后续增加裂片工序,热影响区域大;而内聚焦切割后需要裂片分离工序,热影响区域小。

  目前主流的激光切割机型是红外固体皮秒激光器,采用内聚焦切割方案。该方案在成本和效率之间取得了最大的均衡。

  国内的面板激光切割设备厂商主要有:大族激光、华工激光、海目星激光、盛雄激光、隆庆智能激光、德龙激光、瑞特激光、飞镭激光、首镭激光等,国外厂商主要是日本平田。

     前置摄像头

  前置摄像头与受话器类似,在非全面屏手机中是通过开孔的方式解决。但是在全面屏时代,开孔影响全面屏的颜值,也需要使用新的方案。 

  

  概括来讲,至少有三种方案:

  1.隐藏式是把摄像头隐藏在面板的下面。该方案只能应用于OLED面板,因为OLED是自发光且可以实现对单个像素点的控制,在需要拍照时可以控制摄像头区域的像素点不发光而呈现透明状态,从而实现拍照功能。

  尽管隐藏式可以完美解决全面屏美感和开孔的矛盾,但是在实际应用中并不可行。这是因为即使是OLED面板,也会遮挡进入摄像头的光线,使得成像效果不佳。所以该方案暂时不会实际应用。

  2.异形切是在面板上切出一部分用于放置摄像头。尽管这不是最好的方案,但这是目前最可行的方案。

  

  3.前置摄像头位置下移,将相机模组或者其他元器件放在屏幕下方(如小米MIX),不过现在很多厂商还属于试验阶段。其难度还是非常之大。

  除此之外,还可减小前置摄像头显示尺寸,达到效果最佳化:

  1)大的模组厂如舜余,会用半导体工艺的机器进行模组组装,可以通过提高精度的方法,减小模组尺寸。目前通过这种做法,16M可以做到6.8x6.8mm,20M可以做到7x7mm。

  

  2)通过更改镜头的叠层,将模组做成凸字形,上半部窄的部分放在屏幕旁边,而下半部宽的部分则放在屏幕下方,从而减小可见区域的模组尺寸。当然这种情况则会增加模组厚度。

  3)第三种方法则是将模组从正方形改成长方形。由于摆放是竖着放的,这样并不能减小上边框的宽度,但好处是减少横向的宽度,以便放下更多器件。

  摄像头企业:欧菲光、舜宇光学、丘钛微、合力泰、信利、光宝、富士康、LGInnotek、夏普、三星、ST-Micro、玉晶光电、凯木金、盛泰、东聚、桑莱士、比亚迪、四季春、成像通。

  3D玻璃盖板

  3D玻璃加工企业有:伯恩光学、蓝思科技、瑞声科技、富泰华、星星科技、比亚迪、正达光电、欧菲光、贵州星瑞安、长盈精密、通达集团、合力泰等。

  当然,由于成本问题,中低端机型采用模拟3D玻璃效果的3D热压板(PC或亚克力材质)+IMT/D装饰技术、塑胶仿金属技术的可能性更大!通信设备用高性能工程塑料及相关装饰材料也将迎来巨大市场。

  

关键字:异形切割
[责任编辑:sing]
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