手机圈集体嗨翻又扑街,起底折叠屏量产困局的六大致命因素

智东西 · 2019-07-03
折叠屏手机量产之痛,赶鸭子上架,太难了

编者按:本文来自微信公众号“智东西”(ID:zhidxcom),作者轩窗,36氪经授权发布。

手机圈集体嗨翻又扑街,起底折叠屏量产困局的六大致命因素

智东西7月2日消息,距离三星首款折叠屏手机Galaxy Fold发布已经过去了132天,在经历了几次上市跳票之后,昨天三星移动通信事业部负责人高东真对此事进行了回应,直言Galaxy Fold的上市有点像“赶鸭子上架”。而其话中之意,则直指在折叠屏量产上遭遇了困境。

高东真说道:“这件事说起来非常尴尬,我们还没准备好,我就把这部手机推出了。目前,我们正在对2000多台设备进行全方位的测试,要确定所有问题。”当被问及Galaxy Fold最终的发售日期时,高东进拒绝透露更多内容,只是表示“再给我们一点时间”。

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▲三星移动通信事业部负责人 高东真

就在上周,有媒体报道,三星折叠屏手机Galaxy Fold已获得了工信部的入网许可证,虽然还没有给出具体的上市时间,但也算让消费者看到了希望。无独有偶,6月21日华为消费者业务手机线总裁何刚透露说,华为折叠屏手机Mate X将于7月底上市。

看来这次折叠屏手机离上市确实不远了!

全球正式发布的折叠屏手机只有三款:华为Mate X、三星Galaxy Fold、柔宇的柔派。然而,到目前为止,还没有普通消费者拿到折叠屏手机。智东西在与产业链人士交流后发现,在这半年时间里,折叠屏厂商不仅遭遇了研发困境,还与供应链企业一起遭遇了量产难的困境。

在这个折叠屏时代即将到来之际,智东西本文将带你揭秘折叠屏手机的量产之痛。

2019折叠屏手机遭遇出生阵痛

其实,除了三星、华为和柔宇外,其他厂商也在奋力彰显自己在折叠屏研发上的实力。

在今年2月华为发布Mate X时,OPPO就曾在微博上宣布也在研发折叠屏手机;小米则在年初因为折叠屏的事和柔宇掐架;联想杨元庆也曾在采访中表示,早在几年前联想就有类似的概念机出来。在今年2月的世界移动通信大会MWC 2019上,TCL等厂商也展示了折叠屏原型机。

6月27日,折叠屏厂商再添一员猛将,互联网巨头谷歌公布了其折叠屏专利,而与三星Galaxy Fold和华为Mate X不同,谷歌折叠屏专利包含了多个折叠屏幕,可以像书一样进行翻页操作。谷歌的入局也预示着,新一轮的折叠屏大战即将上演。

虽然,近两年来折叠屏才被大众所熟知。但在智能手机产业内,人们对折叠屏形态设备的幻想多年之前就已经出现了。

人们的原始诉求是既想让手机尺寸更小方便写地,同时又希望获得更大的显示面积。而这种想法在几年前是不可能实现的,于是手机厂商们开始了在全面屏上的较量,尽可能最大化显示面积的同时缩窄四周边框。

不过,随着手机厂商们在全面屏上的猛烈争夺,全面屏技术很块进入了瓶颈期,想要在机身尺寸不变的情况下,再想增大屏幕面积已经是不可能的了。因此,折叠屏手机再次被提上了日程。它的好处在于折叠状态下机身尺寸足以塞入口袋,展开的状态下等于原折叠尺寸两倍的面积。

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▲三星折叠屏手机样机

其实,早在2011年,三星就在国际消费电子展上展出了第一款可折叠智能手机的样机。2013年,三星又展出了3个集成屏幕的原型机,包括2个向内折叠和1个向外折叠方案,但是距离商业化生产还有一定差距。

2018年,三星在开发者大会上宣布将在2019年将推出折叠屏手机产品,2019年三月,三星Galaxy Fold就证实面世了,三星称将率先在韩国和北美市场销售,价格也是非常高的,200万韩元(约1.23万人民币)左右。

另外一家韩国企业LG,也在积极跟进折叠屏手机。2018年1月,LG向韩国知识产权局提交了折叠屏手机专利。据了解,LG的专利描述了一种无边框智能手机方式,其显示屏非常大,可以覆盖所有侧面,并且可能使用磁性方法连接到壳体,展开后可直接作为平板电脑使用。

OPPO、vivo、小米在2018年都公开宣称将在2019年推出自家的折叠屏手机。据了解,OPPO将会采用外折方案,而vivo和小米则可采用向下折的方案。

一直以来被视为智能手机行业标杆的苹果,被曝在去年3月份提交了一份折叠屏专利。在这份专利中,苹果为了确保屏幕折叠的次数和效果,设想了一种新的涂层,能够将聚合物和颜料薄片结合在一起,如果应用到OLED面板上,就会变成一个保护层,可以使屏幕在旋转和扭转的过程中不容易磨损。

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▲图片来自:国盛证券研报

折叠屏产品的形态也非常多元,比如内折、外折、三折、向下折四种方式。

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▲谷歌折叠屏专利

近日,谷歌还推出了多屏幕折叠方案,在上文中我们已经提到。其中,比较最典型的两款产品是,华为Mate X的外折方案和三星Galaxy Fold的内折方案。

这两种方式各具难点:外折式设计的屏幕显示在最外侧,容易与外界物体接触,因此对屏幕技术要求相对较高。而内折式设计的屏幕则是在里面,相比于外折其屏幕更好保护,业内人士推测内折方案进入量产阶段的时间会比较快。

然而,尽管时至2019年,手机圈对折叠屏的呼声越发高涨,但是目前也只有华为、三星、柔宇发布了折叠屏手机,但却迟迟没有量产的消息,对于消费级产品来说,没有量产就不具备商业化的价值。可以说,折叠屏手机在上市之前经历了出生的阵痛。

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▲网上传的联想折叠屏手机专利图

不久前,网上也曝光了一组联想折叠手机专利,并获得联想集团副总裁常程的转发,常程还配文称“谁走光的...”。不过,该专利图的真实性有待考证。而在2018年,联想确实曾展示过其折叠屏手机样机,不过那时的折叠屏样机看起来还非常厚。

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▲联想折叠屏手机样机

如今手机产业的高端领域已经进入了技术战争时期,折叠屏这种新的产品形态,自然引得全行业聚焦。

尽管,手机厂商纷纷宣布自己在折叠屏产品上的进展,但真正拿出产品的只有三星、华为以及柔宇三家。折叠屏手机研发到底难在哪里呢?

折叠屏手机研发的两大核心难点

无论是哪种折叠屏方案,其需要解决的核心难点归根结底有两大方面:屏幕本身和铰链技术。

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▲折叠屏屏幕构造示意图

先来说说屏幕,此前,智能手机主流的屏幕方案是LCD屏幕,屏幕发光主要依靠背光层,在两片平行的玻璃中还需要放入液晶层,因此不易折叠。于是,业内出现了另一种方案——OLED,这种方案采用有机二极管,每个RGB像素都可以自发光,因此比LCD要薄很多,也更容易弯折。

不过,即便是采用了OLED屏幕,它也并不是可以无限折叠的。OLED屏幕长时间玩会造成不可逆转的破坏,会影响产品的寿命。因此,手机厂商都会在产品出来前,公布其折叠测试情况。

如三星就表示,其折叠屏手机已经经历了20万次的实际测试,可以在每天开合100次的情况下,确保五年不出问题。不过,说得容易做着难。原本定档今年4月上市的三星折叠屏手机,在上市前寄给媒体测评后,不到两天时间,就因各种屏幕问题刷爆网络,随后三星折叠屏的媒体品鉴会被迫取消了。

问题出在哪里?业内人士认为,柔性屏可以做到可折叠,但是制成模具后,要做到20万次折叠不出问题还是非常不容易的,需要在原有基础之上做改良和优化。

为什么要做优化?怎样做优化呢?

柔性OLED屏模组本身虽然很薄,但结构却非常复杂,包含了很多层的结构。想要实现出色的可折叠功能,必须尽可能降低屏幕模组的厚度,增加各层结构的强度。这其中的关键在于偏光片、盖板、薄膜、OCA胶等。

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▲柔性OLED屏模组结构图 图片来源:国盛证券研报

每一层结构都有不同的产业链玩家,而且基本处于垄断状态,这也加深了柔性屏研发的难度。

首先是偏光片。以三星产品为例,其屏幕Infinity Flex显示屏中的偏光片的厚度相比于以往降低了45%。而目前具备高端超薄偏光片生产能力的主要为日本日东电工和住友化学,但这两家的产能十分有限。

其次是盖板,目前的手机屏幕盖板方案均采用玻璃材料,玻璃虽然可以做得很薄,也能实现一定的弯折度,但即便是可以实现可折叠,也很容易碎裂。所以可折叠屏的盖板就必须要采用高分子薄膜来实现。目前具备折叠屏CPI盖板生产能力的厂商主要为韩国科隆工业、日本住友化学以及韩国SKC三家材料大厂。

最后是高性能的OCA光学胶,这是实现可折叠屏的关键。对于折叠屏来说,其屏幕的折叠处需要承受20万次的折叠而不出现问题,这就要求OCA胶也必须能够承受20万次以上的弯折而功能不受影响,在弯折和摊开过程中还需具备一定的流动性,同时又要保持黏性不脱胶,因此技术难度相比于以往大幅提高。

从中可以看出,日本企业在屏幕上游原材料供应上起着举足轻重的作用。不过,现在韩国的屏幕厂商也正在遭遇一些困境。昨日,日本经济产业省宣布,决定从7月4日起,将限制对韩国出口日本半导体核心上游原材料、智能手机及电视等显示屏的核心原材料。其中就包括了含氟聚酰亚胺,这种用于制造可折叠屏生产的OLED显示器部件材料。

除了屏幕之外,还有一项关键的技术就是铰链技术。它的作用是如何让屏幕在开合下保持屏幕的平整性,这也是保障折叠屏手机用户体验非常关键的一步。好的铰链设计的评价标准是,在保持屏幕开合平整的状态下,当上下两层结构贴合在一起,从侧面看弯曲的部分是平整的,没有缝隙。

如今,市面上已经出现了三款折叠屏手机,这三家也都采用了自己的铰链技术。

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▲华为折叠屏手机Mate X的铰链设计

说到铰链,在笔记本电脑上已经有了一些尝试,比如微软的Surface Book。它的屏幕可以取下来当平板使用,因此比传统笔记本的屏幕更重。而为了让底座更好地支撑这块屏幕,开发团队设计了一个地毯式的铰链来作为承重点,但这种结构注定无法让上下两层很好的合拢。柔宇推出的柔派的铰链设计,与微软的这种设计理十分相似。

但折叠屏手机在展开后,要看到是一整块的显示屏,这对屏幕的强度和耐用性都提出了新的要求。由于折叠手机的开合频率远远高于笔记本电脑,如何让铰链经久耐用是一个极为关键的问题。

手机厂商如何解决这一问题?

三星表示他们发明了一种新的聚合物保护层,这是一种塑料薄膜材质,可以使屏幕更具韧性和耐用性,还能解决易脆的问题,同时厚度也比传统手机使用的屏幕薄50%。在铰链结构上,三星也下了一番功夫。它的内部是一种互锁齿轮设计,从演示图上,更像是将左右两层嵌套在了中间的铰链结构上。

华为在发布折叠屏手机的时候,也重点强调了铰链的研发非常关键。仅是这个铰链的设计,华为就花费了三年的时间,其中更是拥有超过100个组件,才得以实现无缝的折叠。

折叠屏手机量产难的六大问题

既然,折叠屏手机已经在手机圈引发了如此高涨的热潮,但为何迟迟不见其上市呢?

智东西通过走访产业内人士后发现,折叠屏手机由于屏幕的创新方式,在上市前遭遇了量产难的困境。而在影响折叠屏量产的因素中又有六个因素非常关键。

第一,屏幕良率低。从传统手机到可折叠手机,零部件的成本都在大幅度增高。折叠屏手机中最关键就是这块屏幕了。传统的LCD不可折叠,因此想要实现折叠屏就需要才有OLED屏。而目前,OLED屏幕也处于崛起早期,能够OLED屏的厂商屈指可数。最终的是,其生产良率还达不到LCD的成熟度,这也是折叠屏量产难的核心问题。

不过,今年5月,京东方高级副总裁张宇曾在采访中表示,京东方柔性屏的良率已达到70%,所以从现阶段来说柔性屏的良率已经取得了突破。

第二,盖板材料产能有限。目前盖板材料主要由住友、SK海力士等国外厂商垄断,而这些厂商的产能有限。

如果在屏幕供应链上游的韩国和日本如果真的不能够友好合作,对全球OLED屏幕产业发展也是十分不利的。

第三,屏幕不能太厚。折叠屏作为一个新的产品形态,不同手机厂商都有着自己独特的折叠设计方案,不过,折叠屏折叠部分的折叠缝隙问题是任何一个厂商都无法回避的问题。如果屏幕设计的太薄太软,折叠部分的缝隙就没办法去除掉,如果屏幕太厚太硬又会增加弯折的难度。

第四,摄像头模组需要重新设计。由于折叠方案设计难度较大,而用户对手机轻薄度有一定的要求,所以对摄像头模组这些关键元器件均有较高要求。这也意味着,在保证摄像头优质像素的前提下,还要将摄像头模组做得更小、更薄。这就需要手机厂商和供应链企业打深入配合。

第五,续航能力需要提升。手机作为与用户日常交互时间最长的消费产品,续航能力在不断被提升。一般来说,业内主要有大电池和快充两种方案。但折叠屏手机上,在屏幕变大后,提升整机的续航能力,还需要手机厂商和供应链企业思考更多的方案。

第六,散热问题不容忽视。大屏幕不仅对续航能力提出要求,对手机的散热能力也提出了新的考验。手机厂商需要在控制手机厚度的情况下,设计更有效的散热方式,这其中还需要更多优质的材料供应商的参与。

而在市场竞争上,折叠屏手机并不具有价格优势,三星和华为的折叠屏手机售价都在1万以上,而如今定位高端系列的安卓机售价也不过在6000左右。

因此,折叠屏手机现在吸引的只能是小众用户,前沿科技的尝鲜者。而率先推出折叠屏手机的也正是头部的大厂,目的则是秀肌肉和实力。

结语:手机产业折叠屏竞争刚刚拉开序幕

从诞生到真正走向量产,折叠屏手机经历了坎坷的上半年。在这个过程中,手机厂商在折叠屏这种新产品形态上,遭遇了量产难的困境。如果深究其原因则是在技术上的不成熟。即便是三星这种能够在屏幕上制霸产业链的巨头,也必须面对折叠屏在量产过程中,这些绕不过去的坑。

从三星Galaxy Fold正式入网工信部以及华为透露其折叠屏手机Mate X将于7月底上市可以看出,现阶段折叠屏产业已经跨过了量产的基本障碍,离走向市场越来越近了。

不过,折叠屏手机目前仍是头部手机厂商们秀肌肉的一个重要产品,如果说手机厂商现阶段指望着靠折叠屏手机大赚一笔还不现实。但从三星、华为、苹果等重手机厂商的动作,以及谷歌近日获得折叠屏专利入局折叠屏来看,折叠屏在手机产业的竞争正日益激烈,而这场竞争的序幕才刚刚拉开。

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