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产业链深度报告:揭开全面屏手机的所有秘密  

2017-09-11 06:41:56|  分类: 股票类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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产业链深度报告:揭开全面屏手机的所有秘密

2017-06-24 19:39

智东西(公众号:zhidxcom)

编 | 十四

智能手机设计同质化严重,曲面屏和全面屏已经成为新的设计方向。

全面屏手机,指正面屏占比达到 80%以上的手机,采用极限超窄边框屏幕,相比普通手机,外观优势明显。具有代表性的全名屏手机包括夏普14年推出的Aquos Crystal、小米16年推出的MIX、三星今年推出的Galaxy S8 / S8 Plus。

本期的智能内参,我们推荐来东吴证券的智能手机全面屏深度报告,从显示面板、零组件等角度分析全面屏设计可能带来的产业链影响,尤其是指纹识别、声学、前置摄像头、天线等模块设计需要注意的问题和挑战。如果想收藏本文的报告全文,可以在智东西(公众号:zhidxcom)回复关键词“nc162”下载。

以下为智能内参整理呈现的干货:

边框技术推动极简设计

全面屏手机是指正面屏占比达到 80%以上的手机,相比普通手机,具备更窄的顶部和尾部区域,边框也更窄。总结而言,全面屏具有两大核心优势:强烈的视觉效果和极佳的大屏操作体验。

夏普早在 2014 年就发布过第一款全面屏手机 AQUOS Crystal,其采用 5 寸显示屏,1280*720 分辨率,同时取消受话器而配备了骨传导方案,实现了手机正面开孔的最少化,但当时没有引起较大的反响。目前最典型的全面屏手机是小米 MIX 和三星 Galaxy S8,前者屏占比达到 91.3%,后者屏占比也达到了 83%。

*手机尺寸不断增长的趋势

全面屏并不是横空出世的全新概念,而是窄边框这一设计理念达到极致的必然结果。

窄边框、高屏占比可以实现更好的显示效果,所以窄边框一直是手机外观创新的重点。但是此前的窄边框一直是在尽力缩窄左右边框,而避开缩窄上下边框。这是因为缩窄左右边框只需要改进显示面板的布线设计和点胶,而缩窄上下边框则需要对整个手机的正面部件全部重新设计,难度太大。

但是随着面板、指纹识别、受话器、前置摄像头、天线等零组件技术与工艺的不断改进,实现超窄上下边框已经成为了可能,这样具有超窄四边框、超高屏占比的屏幕就是全面屏。所以全面屏是窄边框极致追求的结果,可以非常好地兼顾大屏的优势和操作体验。

品牌效益引爆市场潮流

*市面上已有的全面屏手机

在夏普之后还有努比亚、小米、LG 和联想发布过全面屏手机,但除了小米 MIX 外均没有引起较大的反响。除了产品设计因素之外,这些手机厂商的市场号召力过小也是重要原因。

三星在今年 3 月发布旗舰机 S8/S8+,抢先苹果采用全面屏设计,左右窄边框1.82mm,指纹识别后移,上下也做成窄边框,屏占比高达84.2%。参考三星Galaxy S6 edge引爆的智能手机曲面屏优势,分析认为,全面屏将成为各家旗舰机追求的大方向。

据称,截至4月25日,S8 系列预定量超过S7系列 30%,上市三周销量更是破 1000 万(还未在中国市场发售)。

而根据目前产业链反馈的情况,今年苹果的 iPhone 8 也大概率将配备全面屏。苹果已经向三星显示下单订购 7000 万片柔性 OLED 显示屏,而OLED 屏十分适合于全面屏设计。

苹果手机的边框一向饱受诟病,iPhone7Plus的左右边框都有4.71mm,宽于市场上大多数高端机,今年配置OLED屏后有望改善,并且取消正面 Home 键,采用光学指纹识别,改进上方的摄像头、受话器等部件,将上下边框也收窄,十分值得期待。

苹果和三星是智能手机行业的标杆,它们的创新都会引发很多手机厂商的跟随。有分析称,华为、OPPO、小米、努比亚、魅族、金立等手机大厂在内会在下半年大量推出全面屏手机。因此,东吴证券认为从今年下半年开始,全面屏将确立为高端智能手机的标配,即将迎来全面爆发。

全面屏之于产业链

全面屏可以实现显示效果的极大提升,可以保持大屏优势的同时提供更好的手感。但实现全面屏不是更换一块更大的显示面板那么简单,而是对面板、指纹识别、受话器、前置摄像头、天线等零组件重新设计的系统工程,将带动手机零组件发生巨变。

顺应面板趋势:OLED加速替代LTPS

LTPS 液晶面板是目前主流的显示面板,具有超薄、质量轻、低功耗等特点,是目前高端手机首选的 LCD 显示面板。

*市面上的三大主流显示面板

但LTPS(低温多晶硅技术)LCD 面板应用在全面屏上面临四大困难:

1、需要重回双电芯控制:

*TDDI不适用于全面屏

传统手机的触控和显示功能是由Touch IC 和 Driver IC 两块芯片独立控制,分别与主板相连,即双芯片解决方案。因此,当成本低、占用空间小、性能良好的集成型触控显示驱动芯片(TDDI)研发成功后迅速取代了之前的双电芯控制设计。

然而, TDDI 芯片对窄边框的屏幕边缘识别较差,所以 LTPS 全面屏必须重回 Touch IC+ Driver IC 的双芯片方案。重回双芯片控制会增加手机内部的空间占用,增加 FPC 和 bonding成本,并且需要改进技术防止噪声引起的性能下降。

2、芯片封装需要用 COF 代替 COG:

*COF与COG的封装

显示驱动芯片封装主要有 COF(将驱动芯片绑定在软板上,Chip on Film)和 COG(将芯片直接绑定在玻璃面板上,Chip on Glass)。COF 的优势是可以实现窄边框,这是因为芯片绑定在 FPC 上而减少了玻璃基板的占用。COG 的优势是轻薄,这是因为其不用增加 FPC 的封装厚度。

此前手机为了追求轻薄化,主要采用 COG 封装。但是全面屏为了实现窄边框,则必须用 COF 替代 COG。COF需要增加使用FPC,将增加手机的成本。同时 COF封装的温度较高,而FPC膨胀系数较大,易受热变形,所以对bonding工艺提出了更高的要求。

3、背光模组的导光板需要重新设计:

*导光板在背光模组中起着重要作用

LCD 面板自身不发光,需要使用 LED 光源作为背光源。目前常用的是侧光型背光模组,当 LED

背光灯从侧面发光,导光板可以将平行光变成散射光,往上下方向行进,从而提高面板辉度和控制亮度均匀。

侧光型背光模组的 LED 背光灯位于边框的位置,其发射的光线到导光板需要一定的入射距离。当全面屏采用窄边框时,相当于入射距离变短,会影响光从导光板射出的辉度和均匀度,所以需要重新设计刀导光板的图案和结构,保证面板的辉度和均匀度。

4、异形切割时良率有限:

传统切割主要是沿直线切割,异形切割是指切割出不规则形状或圆角矩形。全面屏边框较窄,不利于手机面板和整机的布线,所以需要使用异形切割实现高密度布线。但是因为LTPS 的玻璃基板硬度较高,为防止应力造成边缘破损,边缘做异形切割时R角不能超过2度,且切割效率和良率都会降低。

* OLED与全面屏设计相合

使用 OLED 面板则没有这些困难,可以较为容易地实现全面屏。OLED 相比LTPS 在全面屏中有非常多的优势,东吴证券认为全面屏将使 OLED 加速替代 LTPS 液晶面板。

指纹识别模块:后置只是过渡

*目前的指纹识别方案(Under Glass)不适合全面屏

在非全面屏手机中,由于按压式指纹识别具有易损坏、不防水的缺点,指纹识别正在向Under Glass过渡。但Under Glass方案仅仅是在盖板玻璃下挖盲孔,识别区域无法集成显示模组,所以 Under Glass 仍然有较大的非显示区域。

三星的 Galaxy S8把指纹识别模块放在背后,但这只是因为暂时无法解决屏下指纹识别的技术难点。指纹识别在全面屏时代只有后置和Under Display两种较为可行的替代方案。但毋庸置疑的是,前置指纹识别才是最优的体验,这也是华为等国内手机厂商把指纹识别从背面移到正面的原因。

*Under Display更适合全面屏

Under Display 是把指纹识别芯片放置在显示模组下方,可以同时实现全面屏和指纹识别的功能。根据台积电泄露的 iPhone 8 设计,下一代iPhone 将使用 Under Display 的指纹识别方案,所以技术已经不是难点,Under Display 将很快成为未来主流。

声学:优化开槽升级听筒

听筒,又名受话器,是用来在通话时传输声音的。非全面屏手机拥有较宽的上边框,所以很容易放置受话器。但继续使用传统方案需要大边框,所以在全面屏手机中,受话器也面临变革。

目前主流的全面屏受话器方案有压电陶瓷和优化开槽两种。

*小米 MIX 使用的是压电陶瓷方案

压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料,顾名思义即压力引发的材料带电的一种效应。当电话接通时,驱动单元将电信号直接转化为机械能,通过微震点击的方式带动整机的中框共振,通过空气将声音传递至耳朵。

压电陶瓷不使用受话器,避免了手机正面开槽,可以保持全面屏的完整性。但是压电陶瓷实际使用效果并不好,一方面是在安静环境下容易出现声音泄露,影响隐私,另外一方面是通话时手机会有抖动感。

优化开槽是将手机全面屏异形切割,留出一部分用于放置受话器。这样可以保证通话效果,也可以保持全面屏的美观。根据在面板部分的分析,这种方案使用OLED屏效果更好,可以保证切割的良率。下一代iPhone的受话器很可能使用优化开槽方案

前置摄像头咋整:异形切割

*异形切割摄像头示意(Essential Phone)

前置摄像头与受话器类似,在非全面屏手机中是通过开孔的方式解决。但是在全面屏时代,开孔影响全面屏的颜值,也需要使用新的方案。目前主要有隐藏式和异形切割开孔两种方法。

隐藏式是把摄像头隐藏在面板的下面。该方案只能应用于 OLED 面板,因为 OLED 是自发光且可以实现对单个像素点的控制,在需要拍照时可以控制摄像头区域的像素点不发光而呈现透明状态,从而实现拍照功能。

尽管隐藏式可以完美解决全面屏美感和开孔的矛盾,但是在实际应用中并不可行。这是因为即使是 OLED 面板,也会遮挡进入摄像头的光线,使得成像效果不佳。所以该方案暂时不会实际应用。

异形切割与受话器类似,也是在面板上切出一部分用于放置摄像头。尽管这不是最好的方案,但这是目前最可行的方案,也将是被普遍使用的方案。

天线:重新设计

*天线安装需要远离金属,即主体周围需要一部分“净空”

对于全面屏手机,由于上下边框变得更窄,天线与金属中框的距离更近,“净空”比传统屏幕更少。另外全面屏手机的受话器、摄像头等器件需要更高的集成度,与天线的距离也更近,给天线留下的“净空”区域

比传统屏幕更少。

* Galaxy S8将天线与扬声器、NFC结合在一起

所以,在全面屏时代,手机天线需要重新优化设计,对天线厂商提出了更高的要求。例如三星 Galaxy S8 就将天线与扬声器、NFC线圈等结合在一起,将天线放置在中框两侧,保证了“净空”的要求。

智东西认为,全面屏设计给智能手机的带来了更上一层的质感体验,格调更高,涉及的显示面板、指纹识别模块、声学模块等零组件价格也更贵,对于交互体验的兼顾设计提出了挑战。

全面屏必定意味着OLED显示面板的推广,目前全球具有生产手机用柔性OLED屏幕量产能力的企业主要是三星和LG,大量供货可能会存在一定的问题。不过,随着国内厂商积极扩大OLED生产线,OLED面板供给端的垄断市场格局将逐渐被打破。根据IHS预测,到2020年,中国厂商的OLED面板市场占有率将提升至20%。

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