〈分析〉一文看透折疊手機兩大核心:面板、鉸鏈供應鏈

一文看透折疊手機兩大核心:面板及鉸鏈供應鏈  (圖片:AFP)
一文看透折疊手機兩大核心:面板及鉸鏈供應鏈 (圖片:AFP)

今年 2 月份,三星與華為均公布旗下的第一款折疊螢幕手機 - Galaxy Fold 及 Mate X,期待能創造手機產業新趨勢,而 OPPO、英特爾 (INTC-US)、微軟 (MSFT-US)、LG、聯想等科技大廠也在申請折疊螢幕產品的相關專利。

根據 IHS 預測,2019 至 2021 年折疊手機出貨量為 150 萬支、830 萬支、1750 萬支,到 2025 年出貨量將攀升至 5340 萬支,CAGR 達 81%,滲透率約為 3.4%。

資料來源: IHS
資料來源: IHS

市場對於折疊螢幕產品銷售看法保守,不外乎於部份關鍵零組件良率偏低,加上還不到規模經濟,導致產品訂價過高。同時,消費者對於折疊式的新科技反應保守,也正等待廠商推出新應用來刺激需求。

即便如此,折疊手機導入的技術升級仍值得關注。首先升級的就是在螢幕方面,折疊螢幕手機要做到二十萬次以上的折疊和彎曲,維持 5 年的使用壽命,核心技術在於面板與鉸鏈。

面板-PI 薄膜

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一定的彎曲程度,但容易碎裂。而折疊螢幕需要滿足重復折彎的需要,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,但只能彎曲到一定的弧度,不能做到完全的可折疊,因此需要發展新的軟性材料。

PI 薄膜是目前適合當折疊螢幕基板的材料。PI 薄膜在低彎曲半徑、耐久性、表面硬度等方面均優於超薄玻璃 (UTG)。

但與玻璃相比,PI 薄膜具有低透明度、存在塑膠感、容易劃傷等缺點。而表面硬化處理可以增加 PI 薄膜的表面硬度,在保持柔軟性的同時使材質更具有玻璃質感,但針對 PI 的表面硬化處理則屬高階技術。

目前透明 PI 薄膜市場由美、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。

而日本占全球透明 PI 薄膜產量約 95%,其中,日本三菱瓦斯是日本透明 PI 薄膜的重要生產商,其最早將 PI 薄膜商業化。

面板-偏光板

折疊螢幕 OLED 對光學性能要求提升,其中偏光板不但要將光學性能發揮到極致,且也要大幅降低厚度。根據三星指出,Galaxy Fold 使用的偏光板厚度比之前的降低 45%。
 
偏光板是一種高分子材料複合膜,由偏光膜、內保護膜、感壓膠及外保護膜組成,主要用於 TFT-LCD、OLED 中。

(資料來源: 三利譜公開說明書, 鉅亨網製圖) 偏光板成本比重
(資料來源: 三利譜公開說明書, 鉅亨網製圖) 偏光板成本比重

偏光板目前由日、韓、美、台等廠商壟斷。美國主要以杜邦、3M 為首;日本則是日東電工、住友化學、日本合成化學等公司;韓國 Koreno 從日本進口半成品後透過後道加工生產偏光板;LG 化學則擁有自己的技術,佔據 25% 的偏光片市場。至於目前能夠量產超薄偏光板則是日東電工和住友化學兩大日系廠商。

(資料來源: IHS) 2014-2019 偏光板全球產能分布 (單位: 百萬平方公尺)
(資料來源: IHS) 2014-2019 偏光板全球產能分布 (單位: 百萬平方公尺)

面板-光學膠 (OCA)

OCA 是一種雙面貼合膠帶,是觸控螢幕材料的最佳黏合劑。OCA 主要用於電子紙、觸控螢幕、鏡頭組裝、面板組裝、玻璃等。

OCA 在螢幕中的功用,減少眩光及 AMOLED 發光損失,增加螢幕亮度,增加對比度和透射率。

折疊螢幕因為顯示面積變大,所需的 OCA 比一般手機大幅提升。同時折疊螢幕折彎次數達到 20 萬次以上,因此對 OCA 耐彎及可靠性要求大幅提升,且 OCA 在開合過程中還需要保持流動性且不能脫落。

目前折疊螢幕採用的 OCA 供應商主要包括 3M、三星 SDI、三菱、TMS。而中國廠則有、凡賽特、新綸科技、加韻光學、寶力新材、慧谷化學等。

鉸鏈

鉸鏈,也叫 MIM 轉軸,最早在消費電子的應用可以追溯到 NB。而在折疊螢幕上,鉸鏈的功能是支撐旋轉,連接螢幕。

為了螢幕折疊後使其有更好的貼合,減少空隙,折疊螢幕的轉軸不僅要做到輕薄、軟性、性能穩定,還要考量到折疊螢幕內部相關的電路連接、走線、散熱,及滿足用戶手持體驗。

此外,螢幕每次折疊時都會對轉軸造成一定的磨損,因此轉軸不僅要具備較高的回轉精度與摩擦係數,以支撐螢幕的折疊和旋轉,在精密性、耐用性及強度等方面,也要高於 NB 的鉸鏈。

折疊螢幕的轉軸結構設計複雜,由上百種精密零件所組成,因此生產工藝有極大的難度。目前三星生產的鉸鏈良率較低,低於軟性面板的生產良率,業內預估成本約在 30 美元至 40 美元間,而中國廠商提供的鉸鏈樣品成本則約在 40 美元至 50 美元

折疊螢幕鉸鏈成本高的主要原因:

  • 數十種精密金屬零組件,採用 MIM、衝壓、CNC 精密加工等多種工藝。
  • 金屬零組件尺寸和裝配精度高,帶來工藝複雜難度提升
  • 零組件多和組裝工藝程序繁雜導致累計公差大幅增加,導致成品良率比一般金屬中框低很多。

目前供應鏈主要為台廠和韓廠,韓國廠商 KH Vatec 為三星 Galaxy Fold 獨家提供鉸鏈;廣東金立變速為三星 Galaxy Fold 提供微型傳動結構;奇鋐 (3017-TW) 則為華為 Mate X 提供鉸鏈。


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