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苹果,小米,三星扎堆全面屏,到底有啥好?

显示技术联盟2019-07-10 16:48:11

  除了双摄像头外,近来被炒得最火热的智能手机特性应该就是全面屏了。今天,我们为大家做一次全面屏的科普,同时分析讨论一下为什么用户需要全面屏、全面屏对于智能手机技术发展和产业链的影响。

  什么叫全面屏?

  全面屏是指整个手机的屏占比接近100%或者大于某个百分比。至于大于百分之多少,目前还没有一个国际通用的标准。

  之前手机的屏占比大概在60-70%左右。去年的小米MIX、LG G6,今年的三星Galaxy S8系列都宣称为全面屏,这些手机的屏占比则在75%-85%左右,并没有高于90%。

  那屏占比怎么计算?

  目前,大多数手机厂商在计算手机屏占比时,利用的公式是“屏幕面积/前面板面积”。这样的计算方法貌似合理,但实际上并不符合现实。

  我们知道,液晶屏由于技术问题,其两侧一定是有“黑边”存在的(液晶屏的BM区),而且黑边是不可能进行任何显示的,因此,屏占比的准确算法应当是“屏幕显示区域/前面板面积”。

  比如小米MIX,按照第一种算法其屏占比应当是91.3%。但按照后一种算法,则应当是83.6%,而小米对外宣称的屏占比则是按第一种算法得出的91.3%。

  另外,曲面屏是无法采用此方式计算。对于曲面屏手机,一般的做法是取其屏幕的最大横截面面积来做为实际显示面积,用“横截面面积/前面板的面积”计算屏占比,所以三星Galaxy S8系列的屏占比实际为84.2%,要高于小米MIX的屏占比。

  那我们先来看看,最近这些年,都有哪些高屏占比手机呢?

  可以简单总结一下:高屏占比的屏最早由夏普推出,主打的是窄边框的概念。2016年小米联合夏普推出了17.5:9 FHD的高屏占比,高比例的手机。紧接着LG和三星也分别推出了18:9,18.5:9 的WQHD的高屏占比屏幕。

  最近Android之父打造的Essential Phone,则搭载了19:10屏占比接近85%的手机。

  为什么要全面屏?

  这些年,手机屏幕一直都在往大尺寸方向发展。但屏幕过大时不利于用户操作和体验,所以发展到5.5寸后,屏幕的尺寸增加开始缓慢。

  在整机大小不改变的情况下,减小手机屏的边框,长宽比例增大,增加屏占比,可以让用户拥有更大屏幕的使用体验。

  而且将手机分辨率从16:9改为18:9后,也便于用户同时打开两款软件时进行分屏操作。

  若想将智能手机从普通屏做成全面屏的话,只是上下左右做窄,外观并不好看。若更改屏幕的长宽比例则可以做成跟现有手机比例相同的外观尺寸。

  全面屏给产业链带来的挑战

  若想将智能手机做成全面屏,就需要对整个相关的产业链都进行一次革新。全面屏四个倒角可能会影响智能手机操作系统的UI设计,这是软件方面的问题。

  当然,全面屏的使用还跟智能手机内部的一些元器件有关联,在这里跟大家分析一下相关的问题点:

  1、屏幕

  目前手机都是四边有倒角,为了配合此倒角,LCM(LCD显示模组)也需要做成倒角,一定程度增加了生产难度。另外窄边框也是非常难做,需要采用特殊的工艺。

  通过LCM特殊的边框设计,再加上2.5D或3D盖板可以将左右和上边框做窄,但下边框做窄则麻烦一些。

  之前的LCM都是将LCD driver IC放在玻璃上(COG Chip on Glass),从而造成了整个LCM有了宽下巴,只有将LCD driver IC通过COF(Chip on Flim)工艺放在FPC上,才有机会缩短下巴的宽度。

  目前用COG工艺,在屏幕下方至少需要留出3.5mm的边框,而利用COF工艺则可以将边框缩减至2mm以内。

  补充说明一下,由于柔性AMOLED采用柔性基板,其主要原材料是PI膜(聚酰亚胺)。所以柔性OLED的Source IC封装方式采用的是类似COF的COP(Chip On PI)封装。

  另外将边框做窄的话,现有的TDDI单芯片技术还不够成熟,需要回到双芯片架构才能实现更好的In-cell体验。

  目前来看,下半年各LCM供应商都已经开始备战18:9的高屏占比的屏。HD+(18:9的HD)主要集中在5.7寸和5.99寸两个尺寸,FHD+的规格则是五花八门。

  WQHD+由于对平台要求高,功耗大,规划较少,这些屏幕基本都会在今年下半年出来。

  2、前置摄像头

  做高屏占比的手机,前摄像头的摆放是很大的难题。目前中高端手机的前摄像头都是8M以上,甚至是16M。8M AF摄像头,正常的模组尺寸则为8.5x8.5mm,对全面屏来说,摆件很困难。

  单纯从模组角度来讲,有几种方式可以减小尺寸:

  A.大的模组厂如舜余,会用半导体工艺的机器进行模组组装,可以通过提高精度的方法,减小模组尺寸。目前通过这种做法,16M可以做到6.8x6.8mm,20M可以做到7x7mm。

  B、通过更改镜头的叠层,将模组做成凸字形,上半部窄的部分放在屏幕旁边,而下半部宽的部分则放在屏幕下方,从而减小可见区域的模组尺寸。当然这种情况则会增加模组厚度。

  前两种方法结合的话,可以让整个模组更小。

  C、第三种方法则是将模组从正方形改成长方形。由于摆放是竖着放的,这样并不能减小上边框的宽度,但好处是减少横向的宽度,以便放下更多器件。

  不过若真的做全面屏,上面几种方法都不能真正解决问题。从市面上的全面屏手机来看,目前的做法有两种:

  第一种就是像Essential Phone或者传说中的iPhone 8一样,开一个凹槽,以便放在相关器件。

  另外一种就是将相机模组或者其他元器件放在屏幕下方,不过现在还属于试验阶段。其难度还是非常之大。

  3、指纹识别

  指纹识别芯片的摆放对高屏占比手机来说也是一个难题。目前小米、三星将指纹识别芯片摆放在手机背面,当然这样的做法跟主流的指纹识别芯片放在正面相斥,看起来不够高大上。

  由于电容的穿透力较差,若真想将指纹识别芯片放在正面,又希望将手机下巴做窄,则需要将指纹芯片做成Under Display或者In Display才能从本质上解决此问题。

  做到Under Display就需要超声波指纹芯片,而且必须得有更强的穿透能力,或者需要LCM有更高的透光率以便于光学指纹穿透。而In Display则需要指纹厂商与LCM厂商密切配合,获得LCM供应商的支持,才能克服所有问题。

  4、听筒

  只有将听筒小型化,甚至放在LCM后面,才可能解决全面屏正面空间小的问题。在做高屏占比手机时,听筒已有一定的解决方案。

  之前夏普采用的骨传导技术就是一个例子,去年小米采用的压电陶瓷也为行业带来了一个不错的技术方向。

  只是目前无论骨传导还是压电陶瓷,在低音性能上做的都不够好,并且成本太高制约了发展。在不影响音质的情况下,如何放置听筒也需要看新技术(如屏幕激励器/平面声场)的发展进程。

  5、距离传感器

  高屏占比的屏对传感器也提出了要求。本来就在向两孔(发射和接收为两个孔)向单孔(发射和接收为一个孔)发展,现在则有可能像小米一样采用Elliptic Labs的超声波接近传感器。

  使用超声波传感器,无需开孔。唯一的不足是,超声波的穿透能力较差,目前来看其直接穿透屏幕会有较大的信号衰减。

  6、天线

  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。另外全面屏手机受话器、摄像头等器件的影响需要更高的集成度,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,对射频挑战更高。

  后盖三段式的方案也不美观,为了获得更好的天线空间,三环和顺络陶瓷盖板,以及信利的玻璃盖板则为手机天线设计提供了更好的环境。当然相关的成本也需要大规模量产来降低。

  另外,5G时代,天线将会高度集成化和小型化,对全面屏是个利好。

  新手机形态对产业格局的影响

  1、高屏占比屏幕间接带动了尺寸大小和分辨率的变化。对于去年涨价的LCM供应商来讲,此波高屏占比屏幕也带动了LCM供应的新增长点。

  一方面新的外观设计会带动新的提货需求;另外一方面全面屏增大了LCM的尺寸,比如原来做5寸的手机,改成18:9的话,需要做成5.5寸,做5.2寸则变成了5.72寸,做5.5寸则变成了5.99寸手机,间接降低了LCM的产能,使得LCM供货不足。所以最近小尺寸LCM也掀起了一波涨价。

  2、由于分辨率提升,要求手机DRAM的频率和容量也有所提升。最便宜的HD+手机,其存储方案可能会采用16GB+16GB,甚至是32GB+24GB。

  3、由于屏幕和存储成本的增加,使得手机整机成本变高,其他的配置也将一并上升。摄像头也将采用13+2M以上的后双摄配置以及8M以上前摄配置。

  4、手机天线的难度变大,金属后盖可能会被玻璃或陶瓷后盖所取代。

  对于指纹的摆放,各家想出来的解决办法也不一样。在这对比一下:

  图A:目前标准的正面指纹识别芯片摆放方式。

  图B:将LCM局部打薄,然后将电容指纹塞至盖板下方,使得整机的下巴变短。

  图C:如小米的超声波式的正面指纹识别芯片摆放方式(和电容式是一样的)。

  图D:就是MWC上OPPO和高通联合发布的正面指纹识别芯片摆放方式。即利用了超声波穿透能力强的特点,将超声波指纹放置LCM的下方。

  图E:若想将光学指纹穿透屏幕,实现Under Display,就是使屏幕的透光率提高。若将LCM下半部分的分辨率降低,也可以使LCM部分透光率增强,从而实现光学指纹识别。

  高屏占比屏幕是目前对智能手机外观最有影响的亮点,所以无论是品牌手机厂商还是屏幕供应商都积极备战。下半年将会有非常多的智能手机采用高屏占比屏幕,其压缩了前置元器件的摆放空间,所以对厂商的加工带来了挑战。

  不过这样也对手机元器件的发展带来了动力和方向。随着各元器件技术成熟,手机的外观也将会有新的变化。不管是高屏占比屏幕,还是全面屏,都可能带动智能手机的出货增长。


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