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浴火重生的折疊手機

文‧陳來成 發布日期:2020/03/20 關鍵字:Galaxy Z FlipMate XsCPI聚醯亞胺OLED軟性顯示

過去的2019年,在顯示技術的發展史上,無疑是充滿話題的一年,乘著5G對於大屏幕顯示需求的話題,折疊手機成為各大手機廠在技術競技上的秘密武器,而承擔折疊手機的各大面板廠在展示軟性OLED顯示屏多年後,終於有機會搭載在折疊手機應用上,開啟軟性顯示器技術發展的新紀元。

然而,儘管折疊手機相關產業鏈盡洪荒之力的研發,來打開軟性顯示應用的新世代,但應用市場對於產品要求之嚴苛,恐怕超出了實驗室所有的應用模擬。從2018年底柔宇推出外折的柔派手機起,到三星推出Galaxy Fold後,折疊手機面板失效的消息接踵而來,一時之間,折疊手機變成高貴玩具代名詞,各大手機廠要不重新設計,要不縮小上市規模,藉以爭取更多的研發時間來改善已經浮現的問題。一年過去了,手機廠在2020年初發表捲土重來的折疊手機,期待以新的概念與新的解決方案,重新為手機市場打開一條血路。

軟性OLED顯示技術在2013年三星推出Galaxy Round,以聚醯亞胺(Polyimide)取代玻璃基板以後逐漸成熟,而後推出的Galaxy Edge系列都採用軟性的OLED。然而光有軟性顯示面板還不足以建構一個折疊手機顯示屏,在顯示模組除了OLED面板外,尚包括觸控、圓偏光片(circular polarizer),蓋板(cover window)等元件,這些元件都必須要滿足可撓、折疊的功能需求。

其中,最大的挑戰還是來自蓋板。蓋板乘載著防刮、耐磨、甚至有防眩光、抗反射、抗汙等功能,過去使用玻璃蓋板,這些功能都可以輕易達成,然而、玻璃無法達到小曲率半徑折疊要求,因此只能從軟性塑膠中尋找能達到20萬次以上小半徑撓曲的材料,其中無色聚醯亞胺材料(CPI)玻璃轉化溫度高,具有反覆撓曲(dynamic bending)、長時間彎曲(static bending)的安定性,適合作為蓋板材料。然而,CPI材質表面不耐刮,需要再經過表面可撓硬膜塗層來達到防刮的目的。

2019年筆者即提到,從材料發展的角度來看,符合高柔性、高透光、耐磨刮特性的塑膠材料應用,折疊手機的面板恐怕是第一個,其可靠性有待實際用戶的考驗。果不其然,去年的許多失效案例與模組的蓋板有關,因此,手機廠一直針對蓋板可靠度的問題,提出解決方案,期待新產品能有所改善。

2020年,市面上銷售的折疊手機廠商中柔宇沒有推出新機,新加入的摩托羅拉推出經典貝殼機Razr,巧的是,三星也推出背蓋式的Galaxy Z Flip,有志一同的打輕便訴求;華為則推出Mate Xs,算是Mate X的小改版,其規格整理如下表:

第二代折疊手機在行銷上都特別強調模組蓋板的先進性,三星宣稱採用先進的超薄玻璃(Ultra Thin Glass, UTG)材質,而華為則強調用了雙層比黃金還貴的CPI,撥開廣告詞句,其實兩者都試圖強調產品在模組蓋板上有了極大的改善,至於改善得如何,則仍然有待市場考驗。

除了華為面板採用第一代8吋的原設計外,三星與摩托羅拉都以輕巧作為訴求,採用較小的6吋面板,想來可能是由於折疊OLED面板的成本實在太高,現下先以輕巧的特色在6吋手機市場練兵,待折疊OLED面板技術成熟,良率提升,成本下降且5G普遍開來後,再順勢推出大屏應用,屆時才是真正折疊面板市場爆發時。

(本文作者陳來成博士為艾圖雅科技總經理,專長為柔性光電與柔性顯示技術,在台灣光電業界有數十年資歷)

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