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2018年智慧手機顯示技術路線圖

在全球智慧手機市場日趨飽和, 產品同質化嚴重、換機週期延長的背景下, 2017年中國大陸市場更是經歷了一場寒冬。 根據群智諮詢資料顯示, 2017年中國大陸智慧手機市場發貨量約4.68億部, 同比下降6.2%, 尤其是進入下半年, 整體出貨降幅超兩位數。 根據模型測算, 隨著2018年二季度各品牌新機陸續發佈, 市場將出現觸底反彈跡象。

“全面屏”成為關鍵字, 整整貫穿了2017年一整年。 根據群智諮詢資料, 在剛剛過去的2017年, 全球全面屏智慧手機發貨量約1.3億部, 其中中國大陸智慧手機的發貨量約2200萬部, 第四季度其滲透率達到16%,

全面屏的普及已經成為產業鏈不可逆的趨勢。

在2017年年初時, 群智諮詢預測智慧手機面板的技術發展趨勢主要圍繞“畫質、外觀、功能集成”三個方面展開。 如今, 隨著傳統顯示技術的逐步成熟, 無論LCD或是OLED面板的顯示效果都已經達到較高水準。

“全面屏”的話題就讓它留在2017年。 展望2018年, 全球智慧手機顯示技術提升仍將主要圍繞“外觀”和“功能集成”兩個方面展開。 群智諮詢結合顯示產業發展, 對智慧手機的技術趨勢進行如下梳理:

外觀篇:從“劉海屏(Notch)”到“挖孔屏(Hole)”, 不斷挑戰可視面積

首先是“劉海屏”的發展趨勢。 手機顯示幕突破傳統16:9長寬比例, 向18:9、19:9、20:9甚至更細長方向發展, 增加了手機屏的可視面積。 以5.5英寸16:9產品為例, 如果換用18:9全面屏, 則顯示幕在保持整體寬度基本不變的前提下,

可將尺寸增加到6英寸, 可視面積提升10%;如果換用18.7:9全面異型屏, 則顯示幕尺寸可以增加到6.2英寸, 可視面積提升16%。

2017年蘋果發佈iPhoneX的“劉海屏”高端智慧手機, 這種創新設計在曝光之初引發了不小的爭論。 但無論如何, 它提升了智慧手機的可視面積, 同時也增加了消費者對品牌的辨識度。 國內手機品牌在2018年將會有多款異形屏手機面世。 根據群智諮詢資料, 截止2017年12月, 已經在規劃和研發中的異形屏智慧手機有超過20款之多。

與普通全面屏相比, 異性螢幕的大範圍普及將遇到以下五大挑戰:

第一, 面板開槽部位的設計難度較高, 跟全面屏顯示區域四角類似, 開槽部位的邊角通常是R角形狀,

因此該部位顯示線路的佈局都需要進行重新設計。

圖1:開槽部位放大圖

第二, 由於不同品牌廠開槽部分的尺寸都存在差異, 因此對驅動IC的演算法匹配提出了差異化的要求。 如果顯示幕還同時使用了TDDI驅動方式, 那麼對驅動IC的調校要求就更高。

第三,

LCD異形屏對背光改動要大得多, 背光整體結構以及內部的各種膜材都需要為對應開槽進行匹配。

第四, 螢幕本身切割也需增加相應切割設備, 這部分增加的資金投入較多(雖然主流面板廠已經增加了相應的投資)。

第五, 異形屏的採用也對手機硬體(包括攝像頭、聽筒等)、軟體(作業系統等)的適配性提出更高要求, 無形也增加了其它零部件的成本。

總之, 異性屏的採用無疑會增加硬體及軟體的不小成本, 最終品牌廠又不得不轉嫁該部分成本到終端消費者。 在全球大宗原材料價格不斷攀升的今天, 異形屏的成本壓力將是終端品牌不得不面對的挑戰。 群智諮詢對全面屏的快速上量仍然保持較保守態度, 預計2018年全球異性屏智慧手機的發貨量約2.8億片,

滲透率從2%上升到19%, 其中更多是蘋果公司貢獻。

其次是 “挖孔屏”。 三星Galaxy前不久公佈其“挖孔”螢幕的專利申請(相信不少朋友已經認真查閱過專利細節), 那麼對於“挖孔屏”是否能引領全面屏的發展趨勢, 仍需觀望。 相較“劉海屏”, “挖孔屏”無疑提升了手機顯示幕的可視面積, 無比接近“全面屏”的概念。 同時也提升了手機整體外觀的時尚性及科技性, 更能吸引消費者。 毋庸置疑, 其對產業鏈的挑戰性也相當高, 除了期待下半年三星Galaxy Note9或者明年S10的新品外, 國內整機廠商也紛紛開始考慮和加大對 “挖孔屏”的研發力度, 主力面板廠商同時也在加大這方面的開發力度。

圖2:三星全面屏“挖孔“專利

功能集成:Y-OCTA / 屏下指紋、Face ID

Y-OCTA逐漸成熟。在LCD領域,借助LTPS(低溫多晶矽)LCD的普及,In-cell touch技術被普遍使用,但在OLED領域則仍是以On-cell touch技術為主。因為對剛性OLED顯示幕而言,為了解決陰極對In-cell touch電路的遮罩作用,需要在封裝層內測形成圖案化陰極以避免遮罩,這樣就增加了mask蒸鍍步驟進而降低了良率。但在On-cell touch方式中,在封裝玻璃上部形成ITO的工藝無需使用蒸鍍工藝,而且也可以將光刻工作外包出去進行,因此On-cell touch技術一直是剛性OLED的觸控方案選擇。

但是柔性OLED產品實現後情況則出現了變化。由於柔性OLED需要使用薄膜封裝技術(TFE: Thin Film Encapsulation),而此步驟中的封裝層需要在OLED產線內形成,無法進行外包,這樣就需要使用面板內部的光刻產能實現觸控功能。因此,為了將OLED產線產能留給利潤更為豐厚的螢幕生產,現階段柔性OLED顯示幕的觸控方案多為 touch film的形式,即通過在偏光片上部或下部貼附觸控ITO薄膜的方式實現觸摸功能。這種方案技術成熟,但也存在透光性較差及厚度較大的問題。

作為全球OLED領先製造商,三星在2017年的Galaxy S8手機中使用了針對柔性OLED開發的Y-OCTA顯示幕(Youm On-Cell Touch AMOLED),首先在薄膜封裝層上塗布材料提高平整度,然後通過光刻工藝在封裝層上直接生成touch電路。使用這種技術的柔性顯示幕在功能集成度、螢幕厚度和透光率等方面表現都更為優異。2018年三星將在Galaxy S9和Note9系列高端手機中全面使用Y-OCTA顯示幕,這也意味著柔性On-cell觸控技術將愈加成熟。

2018是屏下指紋(Under Display)發展元年。近期一則新聞《瑞典生物識別廠商FPC裁員45%,2017年Q4營收同比減少62%》,轟動業界,對於領先的全球生物識別供應商,萬萬沒料到幾件事:

首先,“全面屏”趨勢來得如此迅猛,品牌終端廠新專案取消前置指紋。其次,2016年年底其高企的晶片備料庫存,在2017年手機產業遭遇“寒冬”。再有,國內指紋識別方案商的迅速崛起,晶片價格一路下滑。

造成這種情況也不足為奇,根據群智諮詢初步統計,2017年全球指紋晶片的發貨量約9.8億顆,同比增幅超30%,其中FPC和匯頂的出貨量均超過2億顆。指紋識別已經成為手機的標配部件。雖然出貨量增幅明顯,但是產品結構卻出現大逆轉,蓋板式等中高端需求下降明顯,增長主要來自低端Coating鍍膜式需求。

圖3:2017年全球指紋晶片出貨量及份額(百萬,%)

眾所周知,屏下指紋技術主要分為光學式及超聲波兩種,且均需要搭載OLED螢幕實現。以新思、匯頂等為代表的光學式屏下指紋方案已經逐步成熟。在2018年的全球CES展上,vivo率先發佈了搭配Synaptics Clear ID FS9500光學指紋感測器的vivo X20PlusUD屏下指紋手機,雖然目前仍然在試水階段,但是國內主流品牌廠已經進入了小批量項目的試產階段,預計2018年下半年會有更多搭載屏光學屏下指紋方案的智慧手機上市。目前的光學指紋方案更多是基於矽片,採用玻璃基板的光學指紋識別方案,仍然需要待面板廠研發技術不斷提升。

另一種方案是超聲波方案,主要以高通、FPC為主。目前仍然在預研階段,由於超聲波方案必須搭載柔性OLED螢幕,整機產品的上市會晚於光學指紋產品。預計2018年下半年超聲波式的整機會逐步上市。相較光學式屏下方案,由於超聲波式方案在量產成本、強穿透性方面頗具優勢,隨著中長期柔性OLED上量,從技術路線來看,超聲波方案的屏下指紋或許能迎來更好的發展。

2018年將會是屏下指紋發展的元年,光學式及超聲波式指紋均會有量產機型上市,技術的大範圍普及仍然要期待供應鏈的進一步成熟,或許2019年將迎來市場的高速成長。

Face ID(3D結構光)期待演算法突破。蘋果公司在iPhoneX上直接取消了指紋識別方案而採用Face ID(3D結構光)面部識別方案的做法,對產業也產生了不小的影響。3D結構光的技術攻克難點不在硬體,硬體供應鏈已經相對成熟。真正的難點仍然在演算法,包括高通公司在內的,擁有AP平臺的公司目前已經在加大研發力度,希望可以在演算法方面儘早突破。Face ID 的發展仍然受制於供應鏈的成熟。預計今年下半年會有品牌廠(非蘋果)率先搭載Face ID(3D結構光)產品小批量試產。

圖4:3D結構光主要供應鏈廠商

屏下指紋識別技術和面部識別技術將在2018年展開對未來中高端手機識別技術主導權的爭奪,預計未來兩種生物識別技術也將同時並存。至於誰會更勝一籌,還要待整機產品的量產上市。

綜上所述,2018年智慧手機顯示技術在外觀方面將圍繞“挖槽”展開並逐步衍生到“挖孔”方案。功能集成方面將圍繞“屏下指紋”和“Face ID”展開,柔性OLED的“Y-OCTA”觸控方式也將愈加成熟。“快”,是智慧手機產業鏈發展的一大特點,供應鏈、新技術、業態模式等變化均比較快,多因素決定了終端品牌的興起及衰退,“不求一時梟雄,但求長久基業,且行且珍惜。”(群智諮詢)

圖2:三星全面屏“挖孔“專利

功能集成:Y-OCTA / 屏下指紋、Face ID

Y-OCTA逐漸成熟。在LCD領域,借助LTPS(低溫多晶矽)LCD的普及,In-cell touch技術被普遍使用,但在OLED領域則仍是以On-cell touch技術為主。因為對剛性OLED顯示幕而言,為了解決陰極對In-cell touch電路的遮罩作用,需要在封裝層內測形成圖案化陰極以避免遮罩,這樣就增加了mask蒸鍍步驟進而降低了良率。但在On-cell touch方式中,在封裝玻璃上部形成ITO的工藝無需使用蒸鍍工藝,而且也可以將光刻工作外包出去進行,因此On-cell touch技術一直是剛性OLED的觸控方案選擇。

但是柔性OLED產品實現後情況則出現了變化。由於柔性OLED需要使用薄膜封裝技術(TFE: Thin Film Encapsulation),而此步驟中的封裝層需要在OLED產線內形成,無法進行外包,這樣就需要使用面板內部的光刻產能實現觸控功能。因此,為了將OLED產線產能留給利潤更為豐厚的螢幕生產,現階段柔性OLED顯示幕的觸控方案多為 touch film的形式,即通過在偏光片上部或下部貼附觸控ITO薄膜的方式實現觸摸功能。這種方案技術成熟,但也存在透光性較差及厚度較大的問題。

作為全球OLED領先製造商,三星在2017年的Galaxy S8手機中使用了針對柔性OLED開發的Y-OCTA顯示幕(Youm On-Cell Touch AMOLED),首先在薄膜封裝層上塗布材料提高平整度,然後通過光刻工藝在封裝層上直接生成touch電路。使用這種技術的柔性顯示幕在功能集成度、螢幕厚度和透光率等方面表現都更為優異。2018年三星將在Galaxy S9和Note9系列高端手機中全面使用Y-OCTA顯示幕,這也意味著柔性On-cell觸控技術將愈加成熟。

2018是屏下指紋(Under Display)發展元年。近期一則新聞《瑞典生物識別廠商FPC裁員45%,2017年Q4營收同比減少62%》,轟動業界,對於領先的全球生物識別供應商,萬萬沒料到幾件事:

首先,“全面屏”趨勢來得如此迅猛,品牌終端廠新專案取消前置指紋。其次,2016年年底其高企的晶片備料庫存,在2017年手機產業遭遇“寒冬”。再有,國內指紋識別方案商的迅速崛起,晶片價格一路下滑。

造成這種情況也不足為奇,根據群智諮詢初步統計,2017年全球指紋晶片的發貨量約9.8億顆,同比增幅超30%,其中FPC和匯頂的出貨量均超過2億顆。指紋識別已經成為手機的標配部件。雖然出貨量增幅明顯,但是產品結構卻出現大逆轉,蓋板式等中高端需求下降明顯,增長主要來自低端Coating鍍膜式需求。

圖3:2017年全球指紋晶片出貨量及份額(百萬,%)

眾所周知,屏下指紋技術主要分為光學式及超聲波兩種,且均需要搭載OLED螢幕實現。以新思、匯頂等為代表的光學式屏下指紋方案已經逐步成熟。在2018年的全球CES展上,vivo率先發佈了搭配Synaptics Clear ID FS9500光學指紋感測器的vivo X20PlusUD屏下指紋手機,雖然目前仍然在試水階段,但是國內主流品牌廠已經進入了小批量項目的試產階段,預計2018年下半年會有更多搭載屏光學屏下指紋方案的智慧手機上市。目前的光學指紋方案更多是基於矽片,採用玻璃基板的光學指紋識別方案,仍然需要待面板廠研發技術不斷提升。

另一種方案是超聲波方案,主要以高通、FPC為主。目前仍然在預研階段,由於超聲波方案必須搭載柔性OLED螢幕,整機產品的上市會晚於光學指紋產品。預計2018年下半年超聲波式的整機會逐步上市。相較光學式屏下方案,由於超聲波式方案在量產成本、強穿透性方面頗具優勢,隨著中長期柔性OLED上量,從技術路線來看,超聲波方案的屏下指紋或許能迎來更好的發展。

2018年將會是屏下指紋發展的元年,光學式及超聲波式指紋均會有量產機型上市,技術的大範圍普及仍然要期待供應鏈的進一步成熟,或許2019年將迎來市場的高速成長。

Face ID(3D結構光)期待演算法突破。蘋果公司在iPhoneX上直接取消了指紋識別方案而採用Face ID(3D結構光)面部識別方案的做法,對產業也產生了不小的影響。3D結構光的技術攻克難點不在硬體,硬體供應鏈已經相對成熟。真正的難點仍然在演算法,包括高通公司在內的,擁有AP平臺的公司目前已經在加大研發力度,希望可以在演算法方面儘早突破。Face ID 的發展仍然受制於供應鏈的成熟。預計今年下半年會有品牌廠(非蘋果)率先搭載Face ID(3D結構光)產品小批量試產。

圖4:3D結構光主要供應鏈廠商

屏下指紋識別技術和面部識別技術將在2018年展開對未來中高端手機識別技術主導權的爭奪,預計未來兩種生物識別技術也將同時並存。至於誰會更勝一籌,還要待整機產品的量產上市。

綜上所述,2018年智慧手機顯示技術在外觀方面將圍繞“挖槽”展開並逐步衍生到“挖孔”方案。功能集成方面將圍繞“屏下指紋”和“Face ID”展開,柔性OLED的“Y-OCTA”觸控方式也將愈加成熟。“快”,是智慧手機產業鏈發展的一大特點,供應鏈、新技術、業態模式等變化均比較快,多因素決定了終端品牌的興起及衰退,“不求一時梟雄,但求長久基業,且行且珍惜。”(群智諮詢)

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