智能手機能像書本一樣可打開跟闔上，屏幕一秒變大，立刻變成平板電腦，今年，手機及面板行業(yè)最重要的大事非“可折疊顯示屏”莫屬。這種可折疊屏幕的想法在產(chǎn)業(yè)已醞釀很長一段時間，三星顯示（SamsungDisplay）投入研發(fā)已經(jīng)超過 10 年，終于，2019 年，三星跟華為帶來了可折疊屏手機的商用元年。

可折疊面板不論是材料開發(fā)或工序都相當復(fù)雜，但消費者追求更大屏幕，加上 2020 年陸續(xù)走進 5G 時代，4K、8K 高分辨率的視頻傳輸可望走向普及，另外，傳統(tǒng)智能手機的發(fā)展已有瓶頸，市場成長性消失，手機業(yè)者產(chǎn)希望憑藉可折疊手機“一機多用”的特色刺激消費者采購，創(chuàng)造新一輪的大換機潮，因此，可折疊屏幕是必然趨勢。

但是，預(yù)期今年的可折疊式手機受到價格高、外觀不夠輕薄、軟件操作及應(yīng)用程序體驗尚未完善等影響，初期市場很有限，各家出貨量小，盡管華為消費者業(yè)務(wù)手機產(chǎn)品線總裁何剛指出，預(yù)計 Mate X 的月產(chǎn)能可達到 10 萬臺以上。但由于 Mate X 可能要到下半年才會開始真正出貨，加上價格偏高，因此市場預(yù)估華為 2019 年度 Mate X 出貨量為 20 萬臺，三星的 Galaxy Fold 預(yù)估出貨量為 100 萬臺，以全球前二大手機廠一年出貨量 3 億臺跟 2 億臺來看，是非常小的比例。

韓國 OLED 研究機構(gòu) UBI Research 指出，2019 年折疊式 OLED 市場僅為 4.8 億美元，預(yù)計到 2023 年將增長到 246 億美元。 UBI Research 首席執(zhí)行官 Yi Choong-hoon 表示，可折疊 OLED 市場的快速增長是由于 7 英寸和更大尺寸的智能手機能夠支持 4K 分辨率，成為 5G 通信時代的必備產(chǎn)品。OLED 面板制造商的價值將取決于可折疊 OLED 能否成功量產(chǎn)。

Part 1：OLED 如何制成可折疊？

目前面板行業(yè)有兩大主流技術(shù)：傳統(tǒng)的薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）以及有機發(fā)光二極體（OLED），后者又包括剛性的 Rigid OLED 以及柔性的 OLED，后者依據(jù)彎曲程度的大小，又分為可撓曲（Flexible）、可折疊（Foldable）、可卷曲（Rollable）三種。

如何把剛性的 OLED 變成可折疊 OLED？一言以敝之：在面板架構(gòu)中舍棄玻璃，以及改用柔性材料，包括底層的基板、觸控面板材料、屏幕蓋板等。

Part 2：制程需要做什么改變？

由于 OLED 對水氣及氧氣非常敏感，高水氧阻隔一直是制程的關(guān)鍵。

剛性 OLED 作法：玻璃封裝：以玻璃作為阻隔水、氧穿透的主要基板，上下層各有玻璃，側(cè)邊則有 Frit Sealing 玻璃，再以激光把側(cè)邊和上下兩片玻璃熔融在一起。

玻璃封裝方式無法滿足柔性 OLED 結(jié)構(gòu)需求，取而代之的是軟性封裝（Flexible Encapsulation）技術(shù)，包含阻水氣、薄膜封裝（TFE，Thin Film Encapsulation）技術(shù)。

可折疊 OLED 作法：軟性封裝：受制于塑膠基板的耐溫度及隔絕水氧的效果比玻璃差，必須在軟性 TFT 基板（Flexible TFT Backplane）以及軟性上蓋板（Flexible Front Plate）增加阻水阻氣隔絕層（Gas Barrier），同時，在 OLED 發(fā)光層上也會采用薄膜封裝技術(shù)來保護 OLED，或是采取跟軟性上蓋板搭配的邊緣封裝（Edge Sealing）技術(shù)。

另外，還有一種混和封裝（Hybrid Encapsulation）：融合 TFE 與阻擋膜（Barrier Film）技術(shù)，但因生產(chǎn)成本較高昂，阻擋膜厚度較厚，靈活度相對受限，因此面板廠多選擇發(fā)展 TFE 封裝技術(shù)。

Part 3：新材料及關(guān)鍵材料有哪些？

剛性的 Rigid OLED 采用“玻璃”作為阻隔水、氧氣的基板，但進入柔性 OLED 面板結(jié)構(gòu)時，玻璃已不適用，尤其是可折疊 OLED 比可撓曲 OLED 的要求更多，因此，新材料的使用需求隨之而生，同時一些既有的關(guān)鍵材料也必須因應(yīng)可折疊的特色進行改造。

一、PI 基板及 CPI 膜。柔性基板主要有三種材料：塑膠、金屬箔（Metal Foil）、柔性玻璃。一般玻璃為剛性，無法彎折，但保護玻璃大廠康寧投入研發(fā)可彎曲玻璃 Willow Glass 數(shù)年，去年也對外展示其研發(fā)的可折疊顯示屏玻璃，但距離實際商用化仍有落差。

因此，目前在底層的基板部分，行業(yè)選擇采用塑膠類基板，主流為聚醯亞胺（PI）基板，另外在上層的屏幕保護塑膠部分，可采用無色聚醯亞胺（CPI，Colorless Polyimide）膜，如三星的可折疊屏手機采用 PI 基板，供應(yīng)商為日本的住友化學

二、可彎折的觸控面板：ITO 替代材料，金屬網(wǎng)格及銀納米線受矚目。銦錫氧化物（ITO，Indium Tin Oxide）具有良好的導(dǎo)電性與透光性，已用于大多數(shù)的觸摸屏中，但 ITO 觸控線路受固有的脆性影響，在數(shù)次彎曲或較大幅度彎折后，電阻率（resistivity）會急劇上升，致使觸控功能失效，另外 ITO 在彎折時也容易斷裂，因此需要 ITO 替代材料。

目前替代材料有幾項技術(shù)：金屬網(wǎng)格（Metal Mesh）、銀納米線（Silver Nanowires）、碳納米管技術(shù)（Carbon Nanotube）、導(dǎo)電聚合物技術(shù)（PEDOT／PSS）等，其中目前具高量產(chǎn)性的為金屬網(wǎng)格及銀納米線，行業(yè)也分為這兩大陣營。

金屬網(wǎng)格是在塑膠薄膜上壓制導(dǎo)電金屬網(wǎng)格圖案，以其折疊能力而聞名，據(jù)傳已用于三星的可折疊手機。但缺點是金屬線寬較粗，在高圖元下摩爾紋（Moiré pattern）效益明顯，即在圖像上出現(xiàn)波紋，因此金屬網(wǎng)格圖樣的線寬必須下降到 1um 左右。

銀納米線是將銀納米線墨水材料涂抹在塑膠基板上，利用激光光刻技術(shù)，刻畫制成具有納米級別銀線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)圖案的導(dǎo)電薄膜，透過單體散布中彼此的交錯重疊來完成導(dǎo)電性，沒有摩爾紋干涉問題，但會有較嚴重的漫反射，即霧度（Haze）問題，因此銀線墨水的涂布均勻性非常關(guān)鍵。另外，金屬自身并不透光，采用這兩者技術(shù)的觸控模組產(chǎn)品的透光性將依賴于非金屬區(qū)域面積。

三、光學透明粘合膠（OCA，Optically Clear Adhesive）。OCA 為觸控屏中用于多道貼合制程的重要材料，如兩張 ITO 導(dǎo)電薄膜（ITO Film）的對貼、ITO Film 跟保護玻璃的貼合、將觸控模組跟顯示屏貼合變成觸控顯示模組等，目前業(yè)者需針對可折疊式面板的高耐彎曲需求推出相對應(yīng)方案。

四、圓偏光片（CPL）。一般來說，硬式 OLED 面板整體厚度 1～2 毫米（mm），可折疊 OLED 面板的厚度必須在 200 微米（μm）以內(nèi)，為硬式面板的十分之一，但傳統(tǒng)的 CPL 厚度約 150μm，對于 OLED 柔性應(yīng)用是一項阻礙，所以行業(yè)正積極研發(fā)薄型的 CPL，必須瘦身約至 30μm 左右。

五、多軸精密鉸鏈／軸承（Hinge）?？烧郫B屏幕手機在屏幕折疊處的設(shè)計大約有兩種方式，一種是采取鉸鏈的機構(gòu)件設(shè)計，二是不使用鉸鏈，而是利用磁吸式結(jié)構(gòu)、以及類似魔術(shù)貼、鉤和凹口等結(jié)構(gòu)來配合，目前不論是柔宇、三星或華為都是采用鉸鏈式設(shè)計。

鉸鏈／軸承這類的機構(gòu)件其實應(yīng)用在很多的消費性電子產(chǎn)品，特別是筆記本（開闔屏幕）、桌上型顯示屏或是電視（調(diào)整屏幕上下的角度），但用于可折疊屏幕手機的方案則完全不同于筆記本及顯示屏，必須開發(fā)全新的結(jié)構(gòu)。

六、可撓式電池？之所以打問號，在于不必非得使用可撓式電池，可以延續(xù)現(xiàn)有手機的設(shè)計，將電池置放在其中一端或兩端的屏幕下，使用傳統(tǒng)的手機軟包鋰電池即可。

Part 4：量產(chǎn)的挑戰(zhàn)有哪些？

一、應(yīng)力?？烧郫B屏幕是由許多材料層所構(gòu)成，折疊時，材料擠壓，容易受到應(yīng)力（stress）影響而裂開。應(yīng)力是指當材料受外力作用，內(nèi)部產(chǎn)生抵抗的力量，單位面積所受的內(nèi)力。為了實現(xiàn)該技術(shù)，必須防止面板折疊時材料受損，包括控制每一層材料跟接觸面（折疊區(qū)域）的應(yīng)力，選擇合適的基板，確定理想的堆疊結(jié)構(gòu)，以及優(yōu)化剝離過程，都是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

二、PI 基板孔洞的修補。制作可折疊 OLED 面板時，會先在 Carrier 在上面涂布 PI 材料，涂布時需要涂上厚厚一層 ，待其干燥之后約剩下 10μm，故 PI 材料表面容易產(chǎn)生諸多孔洞、不平整，所以在其上面制作 OLED 的良率比較差，此這個制程每一家面板廠有不同的修補方式，考驗各家業(yè)者的技術(shù)高下。

三、靜電放電（ESD，Electro Static Discharge）。ESD 是造成大多數(shù)的電子元件或電子系統(tǒng)故障與損壞的原因，但塑膠基材比玻璃更容易產(chǎn)生靜電，在塑膠基材上制作的 OLED 很容易受到靜電傷害，為導(dǎo)致折疊式面板生產(chǎn)良率低的原因之一。

四、因折疊而引起面板特性變化?？烧郫B OLED 顯示屏比一般柔性 OLED 有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，必須克服由折疊所引起的各種面板特性的變化也就更大，特別是克服 TFT 電阻變化的補償電路技術(shù)、折疊和展開屏幕時所需的彈性，均是典型的技術(shù)難點。

五、曲率半徑。業(yè)界通常以“R 角”來表達面板可彎曲的程度，例如 LG 在 2017 年開發(fā)出 2.5R 的可折疊面板，三星在去年展示的可折疊屏幕手機的原型則是 1.5R，另外，柔宇、三星及華為則沒有透露其量產(chǎn)可折疊屏手機的曲率半徑。

目前行業(yè)的共識是要量產(chǎn)的可折疊式手機至少得在 3.0R 以下，長遠的目標是達到 1.0R，就幾乎可完全服貼對折，因此折疊曲率半徑不僅是面板量產(chǎn)上的考量重點，更是評估各面板廠技術(shù)水準高低的指標之一。

此外，折疊方式分有“外折”（outfolding）及“內(nèi)折”（infolding），至于哪一個工藝比較難，行業(yè)則存在不同意見，DT 君咨詢行業(yè)人士時，有人認為，外折設(shè)計是屏幕顯示在最外頭，容易與外物接觸，在耐刮、耐摩擦、耐沖擊三大要點的要求比內(nèi)折式高出許多，故外折的技術(shù)難度高；但有另一派意見認為，內(nèi)折的曲率半徑較小，生產(chǎn)難度較高。目前看來，外折、內(nèi)折孰優(yōu)孰劣未有定論，但已經(jīng)成為各家業(yè)者宣傳自家產(chǎn)品比對手厲害的話題。

六、彎折次數(shù)跟速度：折疊除了涉及面板與機構(gòu)件、軟件的連動整合外，彎折之后的機械強度亦是挑戰(zhàn)，DT 君采訪了鉸鏈／軸承制造商，業(yè)者透露已跟多家大陸手機品牌展開合作開發(fā)，并正準備專利申請。目前已知的是華為 Mate X 鉸鏈供應(yīng)商為***零部件廠奇鋐。

過去筆記本屏幕的開闔測試標準常規(guī)為 2～3 萬次（依機種不同），可折疊屏手機至少得達到 20 萬次，因此業(yè)者正在開發(fā)高耐久度的鉸鏈，使得顯示圖像質(zhì)量和表面不會出現(xiàn)異常，另外彎折的速度也必須考量進去。

Part 5：可折疊屏幕手機供應(yīng)鏈？

在 OLED 面板領(lǐng)域，韓國及中國占據(jù)重要角色，不過在材料部分，日本明顯居領(lǐng)跑地位，重要供應(yīng)商集中在日本，其他則有美國及韓國。