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產業技術評析

從MWC 2019看折疊螢幕手機產品與技術新方向
發表日期:2019-04-03
作者:林研詩(工研院)
摘要:
2018年的智慧型手機市場面臨成長瓶頸,品牌廠高度競爭,許多品牌已透過全螢幕設計提升產品吸引力,下一波成長皆希冀藉由顛覆式創新的螢幕可折機重新定義產品,並配合5G商轉創造更多影音串流與大螢幕閱聽需求,吸引消費者購機。

全文:

一、前言
 

2018年的智慧型手機市場面臨成長瓶頸,品牌廠高度競爭,許多品牌已透過全螢幕設計提升產品吸引力,下一波成長皆希冀藉由顛覆式創新的螢幕可折機重新定義產品,並配合5G商轉創造更多影音串流與大螢幕閱聽需求,吸引消費者購機。大廠三星在宣布螢幕可折機商用化後,其他Android手機品牌廠也跟進發表,Google亦配合Android陣營開發UI,生態圈逐漸壯大,一同為消費者提供全新、獨特和創新的互動方式做準備,徹底改變既有使用者體驗,並影響既有智慧手持裝置產業的發展。初期螢幕可折機以超高階產品為定位,並以宣傳品牌形象為主要訴求。因螢幕可折機製造過程相當複雜,包含材料、面板結構、整機機構、裝置、系統、UI/UX皆需重新設計,相關零組件供應鏈,可藉此機會積極跟進,搶得下一波高階手機市場的先機。然而建構完整的生態鏈與好的使用者體驗,並逐步提升成本競爭優勢,將是產品可否加速普及的關鍵因素。
 

二、折疊螢幕手機為全螢幕手機的下一波變革─跨越平板與NB的全新產品定位
 

全螢幕設計概念是2018年智慧型手機的產品顯學,幾乎所有品牌手機皆以全螢幕設計作為促銷的最主要訴求,因為從外型上的螢幕占比的增加,對於消費者是容易看見的功能,也是容易吸引消費者的差異化設計,2018年全螢幕手機滲透率將達到41.8%。隨著成本的下降以及技術的突破,未來將不只高階與中階的智慧手機,中低階智慧手機也將開始採用全螢幕的設計概念促銷,進而推升全螢幕在智型慧手機的比例,預測至2020年將近68.8%的智慧手機將會是採用全螢幕的面板。在2018年全螢幕、屏下指紋辨識等熱潮後,手機廠商開始思索下一代的旗艦產品將邁入可折疊螢幕發展,特別是能將手機與平板功能進行結合的產品,將成為一大賣點。其中最關鍵的技術,莫過於可折疊顯示器,特別是三星在2018年11月開發者大會展示7.3吋平板折疊手機實機後,手機產品邁入重要的里程碑,其他手機廠商華為、小米、OPPO等也都釋出將在2019年推出折疊智慧手持裝置的訊息,預料螢幕可折手機商品化後可望為停滯成長的智慧型手機帶來新一波競局。
 

圖1 手機螢幕外型演進趨勢

資料來源:ISTI ITIS研究團隊
圖1、手機螢幕外型演進趨勢
 

而在MWC 2019會展上最吸睛的產品,莫過於三星與華為推出的螢幕可折機。 未來伴隨著5G服務與城市覆蓋程度在2020年後逐漸推升,連結5G手機所需整合產品設計的適配性,勢必會替較大螢幕的螢幕可折機加分,特別是新世代的消費者對影音串服務的需求與日俱增,並且消費者在內容要求走向客制化、訂閱服務、隨選機制、高解析度觀賞品質的要求,5G可滿足在幾秒內下載1部4K電影,方便使用者觀賞影片和玩遊戲,進而刺激對於大螢幕的需求。因此技術創新的螢幕可折機可藉此定義並創造新市場區隔,引發新的市場機會,初期商品仍以超高階產品定位為主。
 

不僅大廠三星與華為將螢幕可折機商用化,希冀成為品牌定位的轉折點,其他手機品牌廠商 LG、Apple、微軟、Motorola、Google等亦在專利佈局卡位。Google亦配合Android陣營開發UI,生態圈逐漸壯大,加上螢幕可折機的關鍵零組件持續技術突破,包含保護蓋板、光學膜、鉸鏈以及相關的軟性電子等,一同為消費者提供全新、獨特和創新的互動方式做準備,徹底改變既有使用者體驗,並影響既有智慧手持裝置產業的發展。
 

圖2、螢幕可折機重塑使用者體驗,開創市場新競局

資料來源:ISTI ITIS研究團隊
圖2、螢幕可折機重塑使用者體驗,開創市場新競局
 

三、螢幕可折機成本高昂,廠商以宣揚品牌價值為訴求
 

在MWC 2019會展前,三星先在舊金山正式發布首款螢幕可折機Galaxy Fold,手機呈現內折方式,折疊狀態下可使用4.6吋外螢幕,開折狀態下可使用7.3吋內置大螢幕,意即折疊狀態為一部常規的手機,打開來就是一台平板電腦,並可以像小冊子一樣自由對折。在功能上,Galaxy Fold可在7.3吋的螢幕上顯示三個APP,並在三個APP間無縫切換,訂價高達1,980美元,以今年生產一百萬台為目標。
 

接著華為在MWC 2019發佈首款螢幕可折機Mate X,手機呈現外折方式,開折狀態下可使用8吋內置大螢幕,比三星略大,折疊後的厚度僅有11mm,比三星的17mm要更輕薄,但是業界普遍認為內折技術相較於外折技術更困難,因為折疊處的彎曲半徑(R)要更小,在1.5mm內,技術障礙相對高。Mate X售價亦高達2,299歐元,以今年生產二十萬台為目標。
 

無論是三星或是華為的螢幕可折機均採取高價策略,主要以宣揚品牌價值,展示技術創新成果為訴求,因近年來Android陣營正努力扭轉蘋果技術創新領頭羊的地位,並爭奪新一波高階手機市場。而螢幕可折機的高昂定價除了商業策略上的考量外,主要也與成本有著直接的關係。
 

圖3、2019年螢幕可折機廠商動態

資料來源:MWC 2019
圖3、2019年螢幕可折機廠商動態
 

螢幕可折機雖然在今年商用化,但新產品仍處於市場試水溫的初期階段,在市場起飛爆發前,上游供應鏈的穩定供應與生態系的建構仍有諸多挑戰待克服。
 

根據IHS資料顯示,以三星顯示器為例,標準5吋手機FHD OLED螢幕生產成本為26.6美元(顯示器15.2美元+觸控模組11.4美元) ;標準8吋平板 QHD OLED螢幕生產成本為55.2美元(顯示器35美元+觸控模組20美元),而可折疊的7.3吋WQHD OLED螢幕,售價則高達近94.5美元(顯示器69.5美元+觸控模組25美元);也就是螢幕可折機的生產製造成本至少是主流旗艦機的3.6倍,兩者之間的生產成本差異顯而易見。光是生產成本已十分昂貴,連帶面板販售價格ASP更將遠高於目前的Flexible OLED價格。
 

圖4、Foldable OLED顯示觸控模組生產成本與一般Flexible OLED比較

資料來源:ISTI ITIS研究團隊
圖4、Foldable OLED顯示觸控模組生產成本與一般Flexible OLED比較
 

華為的螢幕可折機Mate X面板供應商為京東方,主要以B2的4.5代線生產LTPS TFT背板,再將背板送至位於北京的2.5代RD line蒸鍍OLED。由於RD line的產能有限,加上良率不高,這種生產方式月產能約1,000片,若要達到預定的生產目標,必須擴大產線至B7生產,並提升良率,方可達到華為的生產目標。
 

其他品牌手機如小米、OPPO、Motorala…也陸續釋出一些螢幕可折機的工程機或渲染畫面,亦是想透過螢幕可折機的宣傳熱度提升品牌形象。
 

四、重要零組件包含可折螢幕結構、鉸鏈以及軟性電子
 

因為螢幕可折機在折疊後要保持一定的R角,攤開後又需平整,在可靠度要求上多數認為需耐受至少20萬次折疊,在螢幕與鉸鏈的可靠度有極大的挑戰,產品結構與零組件材料需重新設計。如圖六所示,在面板的電路設計上,必須重新思考折疊時的TFT電路必須是可彎曲的,以免折疊幾次後發生斷線與短路現象。同時面板結構也有許多膜材需改用新材料,例如最外層的保護蓋板(Cover Lens)不能使用玻璃,需改為透明PI材料,偏光膜與光學膠也需配合成可折疊材質,觸控結構可能也需調整成Y-OCTA(三星創立的封裝與觸控整合結構),並採用非ITO材料作為感測電路材質,如metal mesh、nano wire等新材料。而整機也需要特殊的鉸鏈設計方可達到多次折疊而不會損壞元件的目的,以下就螢幕可折機幾項重要的零組件進行進一步的探討。
 

圖5、螢幕可折機重要零組件

資料來源:ISTI ITIS研究團隊
圖5、螢幕可折機重要零組件
 

目前三星Galaxy Fold採用CPI(Colorless PI, 透明聚醯亞胺)塑膠蓋板,取代傳統玻璃保護蓋板,因為玻璃雖有好的保護特性,但在動態折疊時,容易碎裂。而以透明PI為保護蓋板則需以機能性塗層加強表面抗刮性,如矽氧烷材料混成等,但硬度仍無法與玻璃特性相比,達到9H的規格,成為結構設計的兩難。
 

三星Galaxy Fold透明PI蓋板供應商為日本住友化學(Sumitomo Chemical )。而韓國SKC Kolon PI為了爭取成為透明PI蓋板的供應商,擴大產線生產相關材料,目前已成為柔宇科技FlexiPai螢幕可折機保護蓋板供應商。玻璃大廠康寧仍努力開發具可撓特性的超薄強化玻璃,希望能成為取代透明PI新一代保護玻璃材料。
 

六、結論
 

技術創新的螢幕可折機定義並創造新市場區隔,引發新的市場機會,初期將以高階產品定位並連結未來5G手機所需整合產品設計的適配性,預測至2025年將開創超過五千萬支手機的市場需求。因產品需重新設計,製造過程相當複雜,現今生產技術下難以達成,此新型態的產品亦影響零組件與供應鏈生態,包含材料、面板結構、整機機構、裝置、系統、UI/UX的重新設計等,不論是生產工藝的精進或者新零組組件皆有助於產生新的市場機會,我國已具有良好的基礎,包含可彎曲的電路板、可撓電極、偏光膜等相關軟性電子零組件可藉此機會積極跟進,提升技術層次,搶得下一波高階手機市場的先機。對於手機硬體事業的永續經營而言,手機衍生出的服務與背後的生態系是產品成功不可或缺的關鍵,除了技術創新、通路補貼以及周延的發展計畫外,螢幕可折疊機若要大規模進入市場,仍得要讓終端消費者的體驗再升級,並開發相應的軟體,若使用者折疊起來的時間比攤開更多,亦會大幅降低購買意願。此外供應鏈業者成熟度與擴大供貨,將是影響螢幕可折疊機普及速度的重要指標。因此克服生產難關外,更完整的生態鏈與良好的使用者體驗將是產品不可或缺的成功關鍵因素。
 

(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2019-12-18

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