【折疊手機材料】摺疊機三大關鍵技術 |摺疊手機成功 |柔性面板 |
2019年摺疊型手機元年，視為今年智慧型手機突破亮點，而可撓式面板技術獲得市場關注，這種可彎曲、可折疊特性於上游材料PI需求應用要求以及規格升級，可供應廠商，這種目前摺疊型手機指定採用透明PI(CPI)軟性材料成為市場上….
摺疊手機近來已成為科技產業焦點。但是製造成本，現在一支摺疊手機訂價、達兩千塊美元，有些機種還不具備量產性，看起來距離普及化可能有段路要走。主要原因於，像是可撓式OLED面板、柔性偏光片關鍵零組件供應數量、供應商，。
這種可摺疊屏幕想法產業醖釀一段時間，三星顯示投入研發超過10年。終於，2019年，三星華帶來了可摺疊屏手機商用元年。
可摺疊面板不論是材料開發或工序複雜，但消費者追求大屏幕，加上2020年走進5G時代，4K、8K高分辨率視頻傳輸可望走向普及。
另外，傳統智能手機發展已有瓶頸，市場成長性消失，手機業者希望藉可摺疊手機“一機多用”特色刺激消費者採購，創造一輪大換機潮，因此，可摺疊屏幕是趨勢。
但是，預期今年可摺疊式手機受到價格、外觀不夠、軟件操作及應用程序體驗完善影響，初期市場，各家出貨量。
儘管華消費者業務手機產品線總裁何指出，預計Mate X月產能可達到10萬台以上。但因Mate X要到下半年會開始出貨，加上價格，因此市場預估華2019年度Mate X出貨量20萬台，三星Galaxy Fold預估出貨量100萬台。
韓國OLED研究機構UBI Research指出，2019年，摺疊式OLED市場4.8億美元，預計到2023年增長到246億美元。
UBI Research首席執行官Yi Choong-hoon表示，可摺疊OLED市場增長是於7英寸和尺寸智能手機能夠支持4K分辨率，成為5G通信時代產品。而OLED面板製造商價值取決於可摺疊OLED能否量產。
目前，面板行業有兩大主流技術：傳統薄膜電晶體液晶顯示器及有機發光二極體。
有機發光二極體包括剛性Rigid OLED以及柔性OLED，彎曲程度大小，分為可撓曲、可摺疊、可捲曲三種。
如何剛性OLED變成可摺疊OLED？敝：面板架構中捨棄玻璃，以及改用柔性材料，包括底層基板、觸控面板材料、屏幕蓋板。
於OLED水氣及氧氣，水氧阻隔是製程關鍵。
剛性OLED作法：玻璃封裝。即以玻璃作為阻隔水、氧穿透主要基板，上下層各有玻璃，側邊有Frit Sealing玻璃，激光側邊和上下兩片玻璃熔融一起。
玻璃封裝方式滿足柔性OLED結構需求，取而代之是軟性封裝技術，包含阻水氣、薄膜封裝技術。
可摺疊OLED作法：軟性封裝。受制於塑膠基板温度及隔絕水氧效果玻璃，軟性TFT基板及軟性上蓋板增加阻水阻氣隔絕層。同時，OLED發光層上會採用薄膜封裝技術來保護OLED，或是採取軟性上蓋板搭配邊緣封裝技術。
另外，有一種封裝。融合TFE阻擋膜技術，但生產成本，阻擋膜厚度，靈活度受限，因此面板廠多選擇發展TFE封裝技術。
剛性Rigid OLED採用“玻璃”作為阻隔水、氧氣基板，但進入柔性OLED面板結構時，玻璃適用，是可摺疊OLED可撓曲OLED要求多。
因此，材料使用需求隨之而生，同時一些既有關鍵材料應可摺疊特色進行改造。
玻璃剛性，無法彎折，但保護玻璃大廠康寧投入研發可彎曲玻璃Willow Glass數年，去年外展示其研發可摺疊顯示屏玻璃，但距離實際商用化有。
因此，目前底層基板部分，行業選擇採用塑膠類基板，主流聚酰亞胺基板。上層屏幕保護塑膠部分，可採用無色聚酰亞胺膜。
ITO具有導電性透光性，於大多數觸摸屏中，但ITO觸控線路受固有脆性影響，數次彎曲或彎折後，電阻率會上升，致使觸控功能。
另外，ITO彎折時斷裂，因此需要ITO替代材料。
三、光學透明粘合膠。OCA觸控屏中於多道貼合製程材料，如兩張ITO導電薄膜對貼、ITO Film保護玻璃貼合、觸控模組顯示屏貼合變成觸控顯示模組。
四、圓偏光片（CPL）。來説，硬式OLED面板整體厚度1~2mm，可摺疊OLED面板厚度200μm以內，為硬式面板十分之一，但傳統CPL厚度150μm，於OLED柔性應用是一項阻礙，所以行業正在研發薄型CPL，瘦身30μm左右。
五、多軸鉸鏈/軸承。可摺疊屏幕手機屏幕摺疊處設計有兩種方式，一種是採取鉸鏈機構件設計，二是利用磁吸式結構及類似魔術貼、鈎和凹口結構來配合。
目前，不論是柔宇、三星或華為是採用鉸鏈式設計。
六、可撓式電池？之所以打問號，是因為使用可撓式電池，可以延續現有手機設計，電池置放在其中一端或兩端的屏幕下，使用傳統手機軟包鋰電池。
一、應力。可摺疊屏幕是許多材料層所構成，摺疊時，材料擠壓，受到應力影響而裂開。
應力是指當材料受外力作用，內部產生抵抗力量，單位面積所受內力。
今年2 月份，三星華為均公佈旗下第一款摺疊屏手機- Galaxy Fold 及Mate X，期待能創造手機產業趨勢，而OPPO、英特爾(INTC-US)、(MSFT-US)、LG 、聯想科技大廠申請摺疊屏產品相關專利。
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IHS 預測，2019 2021 年摺疊手機出貨量150 萬支、830 萬支、1750 萬支，到2025 年出貨量攀升5340 萬支，CAGR 達81%，滲透率3.4% 。
市場於摺疊屏產品銷售看法保守，不外乎於部份關鍵零組件良率偏低，加上還不到規模經濟，導致產品訂價過。同時，消費者於摺疊式新科技反應保守，正等待廠商推出應用來刺激需求。
即便如此，摺疊手機導入技術升級值得關注。升級屏幕方面，摺疊屏手機要做到二十萬次以上摺疊和彎曲，維持5 年使用壽命，核心技術於面板鉸鏈。
目前手機面板基板主要採用康寧玻璃基板，這種材料即使能實現彎曲程度，但碎裂。而摺疊屏需要複折彎需要，因此無法使用玻璃作為保護層。
此外，玻璃基板可以做到0.35mm，但只能彎曲到弧度，不能做到完全可摺疊，因此需要發展軟性材料。
但玻璃相比，PI 薄膜具有透明度、存在塑膠感、劃傷缺點。而表面硬化處理可以增加PI 薄膜表面硬度，保持性同時使材質具有玻璃質感，但PI 表面硬化處理屬階技術。
目前透明PI 薄膜市場美、日、韓主導，主要生產企業包括杜邦、今山電子、長春高琦、日本三菱瓦斯、東麗杜邦、東洋紡公司、三井化學、韓國KOLON。
而日本佔全球透明PI 薄膜產量95%，其中，日本三菱瓦斯是日本透明PI 薄膜生產商，其PI 薄膜商業化。
摺疊屏OLED光學性能要求提升，其中光板不但要光學性能發揮到，且要降低厚度。三星指出，Galaxy Fold使用偏光板厚度之前降低45%。
光板是一種高分子材料複合膜，偏光膜、內保護膜、感壓膠及外保護膜組成，主要於TFT-LCD、OLED中。
光板目前日、韓、美、台廠商壟斷。美國主要杜邦、3M 首；日本是日東電工、住友化學、日本合成化學公司；韓國Koreno 從日本進口半成品後透過後道加工生產偏光板；LG 化學擁有自己技術，佔25% 偏光片市場。至於目前能夠量產光板是日東電工和住友化學兩日系廠商。
OCA 是一種雙面貼合膠帶，是觸控屏材料最佳黏合劑。OCA 主要於電子紙、觸控屏、鏡頭組裝、面板組裝、玻璃。
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OCA 屏幕中功用，減少眩光及AMOLED 發光損失，增加屏幕亮度，增加比度和透射率。
摺疊屏因為顯示面積變大，所需OCA 手機提升。同時摺疊屏折彎次數達到20 萬次以上，因此OCA 耐彎及可靠性要求提升，且OCA 開合過程中需要保持流動性且不能脱落。
鉸鏈，叫MIM 轉軸，消費電子應用可以追溯到NB。而摺疊屏上，鉸鏈功能是支撐旋轉，連接屏幕。
儘管市場前景，但是摺疊屏中蓋板材料屬於高壁壘價值量環節，其技術難關需攻克。目前發佈摺疊手機中所用到蓋板材料主要是CPI材料及玻璃（UTG），兩種蓋板材質有各自優勢及之處，不能應用於摺疊屏蓋板材質，業內人士認為，複合蓋板材料才是未來發展趨勢。
去年華為及三星發佈摺疊手機以來，摺疊屏手機市場持續。雖然備受市場看好，但摺疊屏手機存在一些難題需要解決，比如蓋板材質選擇問題。摺疊屏蓋板材質需要同時滿足性、透光率且要有表面防劃傷性能。
之前，實現反覆摺疊，手機廠商選擇了PI（聚酰亞胺）材料作為手機蓋板，不過PI本身是黃色，作為屏幕蓋板來説夠，此，全球供應商開發無色透明、性質CPI來滿足摺疊屏需求，三星Galaxy Fold和華Mate X採用CPI材料作為蓋板材質。
瞭解，要PI顏色降低到透明，且要通過耐高温、耐低温工藝，生產以及配方有。另外，滿足摺疊手機薄度及畫質需求，CPI應用摺疊手機透光度、厚度、硬度、重覆彎曲度會是考驗。
目前生產CPI廠商，能量產廠商是日商住友、SKC廠商，另外，KolonCPI膜產線準備就緒，但進行正式量產。而LG化學處於研發階段，實際產線動工量產時間。
業內人士表示，目前，CPI具備透明、、可摺疊優點，但存在老化、密封性、硬度、刮花劣勢。而三星因此目標轉移到了玻璃，並以此來設計新一代摺疊手機Galaxy Z Flip。
據悉，當玻璃厚度<100μm 時，玻璃具備性，且可彎曲，另外玻璃具有平整度和透明度，，是適用電子產品背板材料最佳選擇，三星進行UTG商標申請時，有意未來摺疊手機上導入該技術。
兩種材質看， CPI膜耐久性和摺疊性能上具有優勢，而玻璃材質UTG是透明性和硬度上更具優勢，兩種材質各有千秋。
三星、華、摩托羅拉發佈摺疊手機方案可知，摺疊屏中蓋板材質主要是CPI和UTG兩種；不過，單一一種材料不能滿足摺疊屏需求。
進一步改善可摺疊蓋板性能，製造商正在開發複合型結構可摺疊蓋板，比如三星新一代摺疊手機Galaxy Z Flip採用“玻璃+PET（或CPI）”解決方案，UTG上下面貼上PET，可以增強UTG抗衝擊性能，同時UTG成為上層PET硬質沉底，彌補了PET軟且易刮花缺陷。
而華mate Xs採用雙層CPI，提升摺疊屏各種性能。青島源盛光電董事劉剛介紹，採用雙層CPI強度單層CPI提升了80%，另外，CPI是高分子材料，其結構孔隙，透水透氣，採用雙層結構能夠防止透水透氣，從而提升產品可靠性。
肖特schott玻璃產品管理和應用總監和峯表示，“目前，摺疊屏需要一個複合蓋板解決方案，而不是一個單層蓋板，説不管是單CPI還是單玻璃，不是摺疊屏解決方案，目前材料滿足摺疊屏蓋板材料需求。未來蓋板會包含玻璃，但是玻璃之外應該會有一層東西。”
而劉剛認為，“CPI材料是會市場淘汰，摺疊屏之外，基材、觸摸屏、Mini LED、Micro LED會應用得到CPI材料，雖然CPI，但時間內可以玻璃進行配合，彌補硬性。下一代摺疊手機可能是卷軸手機、扇形手機，這樣會減少玻璃應用。”
目前，不管是三星採用“玻璃+PET”，是華採用雙層CPI，不斷試驗中，觀察用户體驗及反饋。於手機品牌廠商來説，會性價比和方案來進行選擇，從目前材料性能，玻璃CPI膜會同時存在。