智能手机全面屏研究报告

2020-7-7 06:39| 发布者:风华正茂| 查看:75| 评论:0

摘要:全面屏手机是指正面屏占比达到80%以上的手机,其采用极限超窄边框屏幕,相比普通手机,具备更窄的顶部和尾部区域,边框也更窄。 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 ...

智能手机全面屏研究报告

一、全面屏优势明显,下半年即将爆发

1.全面屏是手机外观创新巅峰之作

全面屏手机是指正面屏占比达到80%以上的手机,其采用极限超窄边框屏幕,相比普通手机,具备更窄的顶部和尾部区域,边框也更窄。

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%。

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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。

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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,是手机外观创新的巅峰之作。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。

全面屏具有强烈的视觉效果。由于全面屏手机具有极高的屏占比,使得屏幕所呈现的图像极具视觉冲击力。在拍摄照片时,手机屏幕所呈现的图像甚至与背景融为一体,展现了高屏占比的独特魅力。

当全面屏手机配备玻璃或者陶瓷后盖,整个手机几乎成为一个整体,更为简洁漂亮,是极简主义设计风格的终极追求。

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大屏手机相对小屏手机视觉效果更好,同时还可以更好地实现玩游戏、看视频等功能。从三星推出大屏手机奠定安卓旗舰地位,到iPhone6全面拥抱大屏实现创纪录销量增幅,充分证明了大屏手机的魅力。

但是大屏手机却因为屏幕太大而难以单手操作,所以华为等手机厂商专门设计了单手操作模式,即把操作区域缩小为屏幕的一部分。这样虽然可以解决单手操作的痛点,但是体验依然是非常糟糕。

全面屏手机可以非常好地兼顾大屏的优势和完美的操作体验。由于全面屏手机具有超窄边框,所以整个手机的实际尺寸是变小了,可以更利于单手操作。

尽管手机正面实际尺寸变小,但是显示区域的尺寸没有变化,依然可以拥有大屏手机所有的优势。所以全面屏完美兼顾了大屏和单手操作两大矛盾。

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2. 三星、苹果引领潮流, 全面屏手机即将爆发

全面屏手机并不是一个新概念,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。

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。究其原因,我们认为是这些手机厂商的市场号召力过小,尽管全面屏是一项令人惊艳的创新,但限于影响力而无法使全面屏普及。

但在今天这个时点,三星、苹果两大巨头引领全面屏潮流,各大厂商对全面屏趋之若鹜,全面屏已成爆发之势。

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%,希望引领手机ID设计潮流。

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),全面屏的吸引力可见一斑,有望打破去年S7系列近5000万的销量记录。

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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。

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苹果和三星是智能手机行业的标杆,它们的创新都会引发大陆手机厂商的跟随。根据目前已经掌握的情况,包括华为、OPPO、小米、努比亚、魅族、金立等手机大厂在内,大陆厂商会在下半年大量推出全面屏手机。因此,我们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。

二、全面屏将带动手机零组件发生巨变

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,将受到各大手机厂商的热捧。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。

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全面屏将使OLED加速替代LTPS液晶面板。LTPS液晶面板是目前主流的显示面板,但应用在全面屏上面临四大困难:需要重回双电芯控制、芯片封装需要用COF代替COG、背光模组的导光板需要重新设计、异形切割时良率有限,而使用OLED面板则没有这些困难,可以较为容易地实现全面屏。

全面屏大规模普及已经是确定的趋势,而OLED相比LTPS在全面屏中有非常多的优势,所以我们认为全面屏将使OLED加速替代LTPS液晶面板。

而对于除面板之外的其他手机正面零组件,则主要面临是否需要开孔的抉择。在非全面屏手机中,指纹识别、受话器、前置摄像头等部件都是通过开孔的方式实现功能的。但在全面屏手机中,开孔则会使全面屏的强烈视觉效果大打折扣,所以隐藏式成为理论上最好的选择。

但隐藏式的技术并不成熟,所以异形切割、优化开孔成为可以实际运用的次优选择。经过分析,我们认为在全面屏时代,Under-Display将是未来主流的指纹识别方案,而受话器和前置摄像头将采用异形切割、优化开孔的方案,天线也需要重新设计以适应更严格的“净空”要求。

1. 面板:OLED加速替代LTPS液晶面板

LTPS(低温多晶硅技术)LCD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。但是LTPS应用于全面屏具有多项工艺困难,限制了其在全面屏中的使用。

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LTPS全面屏需要重回双芯片控制。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。但当成本低、占用空间小、性能良好的集成型触控显示驱动芯片(TDDI)研发成功之后,迅速成为业界追逐的目标,被大量运用于高端手机之中。

但是因为全面屏采用超窄边框设计,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。

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LTPS的芯片用封装需要用COF代替COG。显示驱动芯片封装主要有COF(Chip on Film)和COG(Chip on Glass),COF是将驱动芯片绑定在软板上,而COG是将芯片直接绑定在玻璃面板上。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。

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LTPS背光模组的导光板需要重新设计。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。

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LTPS进行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。

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LTPS全面屏在上述多方面具有工艺困难,而使用OLED全面屏则会简单很多。在芯片使用方面,TDDI芯片只有与In-Cell触控方案结合才能发挥技术优势,但由于OLED没有公用电极(Vcom层),所以OLED显示屏不能使用In-Cell触控方式,而只能采用Out-Cell或外挂式触控方案。

Out-Cell或外挂式触控方案都有单独的触控线路,不能采用TDDI芯片,所以OLED显示屏天生需要使用Touch IC+ Driver IC双芯片方案。

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在芯片封装方面,OLED硬屏与LTPS一样也是玻璃基板,需要使用COF封装。OLED软屏是薄膜基板,使用的是PI膜,与FPC使用的材料相同,所以OLED软屏需要使用COF封装,这也对bonding工艺提出了较高的要求。

在导光板方面,由于OLED自发光而不需要背光模组,所以也不需要导光板,避免了LTPS需要的重新设计。

在异形切割方面,OLED硬屏与LTPS一样使用玻璃基板,由于玻璃基板硬度较大,也会对切割的良率有影响。但是使用OLED软屏则完全没有这个问题,切割难度会小很多。

LTPS全面屏在工艺上存在多项困难,而使用OLED全面屏则会简单很多,所以我们预计全面屏将再次加速OLED屏的普及。

2. 指纹识别:Under Display将是未来主流

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,这会减弱全面屏的视觉冲击力,所以Under Glass并不是全面屏下的理想方法。

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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。后置即是将指纹识别模组放在手机背面,这以三星的Galaxy S8为代表。

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。而三星选择放置在背面,只是因为暂时无法解决屏下指纹识别的技术难点。

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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。Under Display可以把指纹识别放置于手机正面,同时可以保证全面屏的效果,是最好的解决方案。

尽管还有一些技术难点,但很快就将解决。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。

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3. 声学:优化开槽是受话器升级的最好选择

受话器即为听筒,用来在通话时传输声音。非全面屏手机拥有较宽的上边框,所以很容易放置受话器。但在全面屏手机中,继续使用传统方案需要大边框,这会破坏全面屏的美感,所以受话器也面临变革。

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。压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下,产生形变,引起介质表面带电,这是正压电效应。

反之,施加激励电场,介质将产生机械变形,称逆压电效应。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。

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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。所以压电陶瓷并不是一种很好的解决方案。

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。但是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。

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4. 前置摄像头:异形切割保证摄像头功能

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。

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5. 天线:需要重新优化设计

在手机天线设计中,为了保证天线的良好性能,天线安装需要远离金属,即天线主体周围需要一部分“净空”。

以iPhone 7为例,其在后盖顶部有一部分塑料填充物,这一方面可以起到控制天线尺寸的作用,另外可以让天线周围不会被金属全覆盖,为天线留下一部分“净空”。

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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。

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。

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