无奈的六月,显示行业一块砖 阅读原文 拆分成两个问题: A.柔性屏幕盖板技术路线 B.折痕产生原理及未来方向 问题一:柔性屏幕盖板技术路线 这两年各大手机厂商开始专注于折叠手机,折叠手机的发布也在这两年逐渐兴起。但是目前而言,折叠手机以及折叠屏的设计及制造并不完美,存在着诸多缺陷,其中最为人诟病的就是难以消除的折痕问题以及屏幕强度问题。 三星作为电子行业的领头羊,尤其是屏幕行业的龙头。通常都是屏厂的模仿和学习对象,折叠的始发站也是三星。其技术发展路线可以做为我们思考柔性屏发展方向的依据。 迄今为止,三星正式面世发布的折叠屏手机有 5 款,我们以其不断迭代的产品 Fold 系列作为研究对象,更具有参考意义(Fold 、Fold2、 Fold3)。 折叠形态上,Fold 系列均为内折。盖板材质上,Fold 使用的是 CPI, 而 Fold2 和 Fold3 均为 UTG。而且目前各大厂商均已在进行 UTG 屏幕的研发工作。传统的玻璃厂商也开始进入 UTG 的市场和技术角逐汇总,目前这方面做的比较好的厂家有长信、凯茂、拓米、赛德等。由此可以推断,后续的折叠机很大可能会以 UTG 为主要技术路线。那么,UTG 和 CPI 比,有啥差异,好在哪里呢,下面我们详细探讨下。 CPI,即透明聚酰亚胺,Colorless Polyimide ,透明聚酰亚胺薄膜具有传统 PI 的优异性能,具有高耐热、高可靠、耐挠曲、低密度、低介电常数、低 CTE、易于实现微细图形电路加工等特性,还克服了传统 PI 薄膜浅黄或深黄颜色的缺点,不仅应用于折叠屏的柔性显示技术,而且可用于薄膜太阳能电池、柔性电路板的柔性衬底。 CPI 实物展示 UTG ,及 Ultra Thin Glass, 值超薄玻璃,通常厚度<100um 即可称为 UTG。UTG 的使用很大程度时是因为 CPI 的硬伤:塑料感。不管如何设计,CPI 始终是一种塑料,在一款 10000RMB 左右的产品上,看到塑料感,总是让人顿感失望。而 UTG 拥有良好的弯折性能,更好的透光率,较好的强度,而且视觉上更被人接受,更具有科技感。因此 UTG 应运而生。 UTG 的弯折性能展示 两者的性能对比如下表所示,实际上 CPI 作为较早应用的折叠盖板用材料,这几年一直在研发和进步。对其改性工作一直没有停止,2019 年的时候 CPI 的规格基本上是 透过率<90%,硬度 2H,折叠性能也是好是坏;但到今天,透过率可以达到 92%左右,硬度基本可以 4H,折叠也可以满足常规需求。而 CPI 作为盖板的性能,还与其表面涂布工艺(即 HC)相关,此处不再赘述。 性能CPIUTG 透过率<92%>92% 硬度4H9H 模量7Gpa70Gpa 耐冲击性好差 弯折性能20W20W CTE10^-610^-6 涂层√√ 从供应链的角度来说,CPI 和 UTG 都是非常稀缺的资源, 相关厂家都在加大研发投入,能有量产能力的厂家并不多。目前 UTG 的成本更大,良率更难管控,工艺更加复杂。但是考虑其良好的触摸能力和视觉效果,我倾向于认为,未来 UTG 会是柔性盖板的首选。 问题二:折痕产生原理及未来方向 折痕的产生,根本原因在于屏体各层之间的粘结失效 / 变形。因为柔性 AMOLED 是多层材料复合的产品。从上到下,一般分为盖板\OCA\POL\OCA\TP\OCA\OLED\BPF\DS\MF\FOAM(叠层不唯一,各层别材料不唯一,因项目和功能而异),如下图所示。 柔性屏叠层示意图 材料力学里面有个概念,叫中性层。材料在弯曲过程中,外层受拉伸,内层受挤压,在其断面上必然会有一个既不受拉,又不受压的过渡层,应力几乎等于零,这个过渡层称为材料的中性层。正如折叠屏,折叠过程会产生这个中性层,而中性层的位置会导致折叠的各种问题(包括折痕)。 中性层示意图 “中性层”是一个安全区域,基本可以认为没有应力作用在这里,因此出现故障的几率也大大降低!但是“中性层”之外的那些功能膜就比较难搞了:如果 OCA 胶膜粘的太结实,处于“拉应力层”的功能膜就容易因为拉伸应力没办法释放发生断裂;但是如果 OCA 胶膜粘接力偏弱,处于“压应力层”的膜则会在挤压应力作用下脱胶分层。 折叠失效示意图 因此如果把折叠屏整体的“中性层”分散到每个功能膜上,也就意味着各层的功能膜就都处在了“安全区域”。原本不可调和的矛盾被顺势化解于无形,再也没有你被挤压应力摧残,而解决在被拉伸应力撕裂的问题。 因此我们希望 OCA 胶层具有更高的剪切应变,也就是其流动性更好,在受力时有更大的剪切形变量。尽量让各个功能层不受相邻层的约束,都有空间实现相对独立的滑动。 因此,现在解决折痕的方向,主要是开发剪切模量更小的 OCA,但是模量并不是越小越好,会涉及到工艺、温度信赖性等新的问题,因此最适合的 OCA 仍然在研发中。 以上所述是主要原因和方向,而实际研发过程中,我们发现折痕的相关因素是复杂的。例如,有机材料的塑性变形也是其中一个原因,因此,改用 UTG 盖板可以一定程度上改善这很问题。 但是,折叠会造成材料疲劳,因此折痕只能被减轻,无法被消灭。最终还是要看消费者的接受程度。 以上均为个人观点,欢迎探讨 阅读原文