全球电子折叠屏产业链前瞻

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折叠屏具有诸多优势,发展前景广阔,折叠屏兼具大屏与便携优点

折叠屏,顾名思义是指可以折叠的屏幕,可折叠的特性源于其屏幕是柔性屏,柔性屏可以实现 360 度的弯 曲甚至扭曲。

传统屏幕是由像素点分布在玻璃基板上组成,基板材质是硬的,而柔性屏则通过柔性材质(如 PI 塑料)替代刚性玻璃基板,让基板变“软”,达到可以折叠的效果。

应用在手机端的折叠屏技术目前主要是柔性 屏加铰链的结构设计来完成。相比于传统的显示技术,柔性显示具有众多优点,例如轻薄、可卷曲、可折叠、便携、不易碎等。

搭载柔 性显示技术的左右翻折型和上下翻折型折叠屏手机相比普通智能手机均具备优势,如上下翻折型折叠屏手机与 普通智能手机的显示面积相仿。

但通过折叠其体积在空间上更加紧凑,从而更便携;而左右翻折型折叠屏手机 有以下两个优点:分屏显示提升使用效率。如可以直接分出两个常规大小的屏幕。

使多个应用分屏显示, 便于使用者同时接收和处理多个应用信息;显示面积增加使其可提供更佳的浏览阅读体验,且由于可折叠 而保持了手机的便携特性。

不过目前折叠屏手机仍存在一些不足需要改进:折痕问题:折叠屏可经过 20 万次折叠保持不坏,柔性 度很高,但多次折叠后折叠处会留下清晰度不一的折痕,影响显示效果。

目前各家厂商均在致力于不断弱化折 痕。偏大偏重:尽管左右翻折型折叠屏手机折叠后仍保持便携特性,但是相比于传统智能手机,其体积仍 很大,重量也更重。

如其折叠后的厚度多在 15mm 以上(传统智能手机多在 10mm 以下),重量多在 300g 左右 (传统智能手机多在 250g 以下)。

价格偏高:目前折叠屏手机价格较高也是影响其被更多消费者使用的重 要因素,如左右翻折型折叠屏手机售价多在 1 万元人民币以上,价格约为传统中低端智能手机价格的 2 倍以上。

三星和华为在折叠屏手机领域具备先发优势

目前主要的折叠屏手机品牌有三星、华为、小米、OPPO 等。三星和华为在折叠屏手机领域发力较早,因 此目前机型也最多。

如三星已发布 5 款,其中 3 款是左右翻折,2 款是上下翻折;华为已发布 4 款,其中 3 款是 左右翻折,1 款是上下翻折;小米和 OPPO 各已发布 1 款,均是左右翻折。

由此看出,目前典型的折叠屏手机是 左右翻折型。此外,2022 年三星、荣耀、小米均计划推出新的折叠屏机型。

2022 年预计折叠屏手机出货将达 1700 万部以上

折叠屏手机渗透加速,将迎来快速增长期,带动折叠屏需求上升。折叠屏量产出货使其成本降低,从而给 予折叠屏手机更大的降价空间并有利其进一步渗透,因此正反馈刺激有望形成。

据 canalys 预计,2022 年全球 智能手机出货量相对 2021 年增速仅为 5%,增长较缓慢;而据前瞻产业研究院援引 counterpoint 的报告预计,。

2021-2022 年折叠屏手机出货量将从 560 万部快速增长到 1720 万部,同比增速超 2 倍。因此,折叠屏手机渗透 率正在快速提升。

未来随着新款折叠机型价格可能继续下探以及工艺材质持续优化,消费者的购机使用欲望 将被激发,带动折叠屏手机渗透进一步加速,进而刺激折叠屏需求上升。

据 His Markit 预计,2021-2025 年折叠 式 AMOLED 面板出货量将从 1750 万片上升到 5050 万片,CAGR 高达 30.34%。

折叠屏量产出货又使其成本降 低,从而使折叠屏手机价格可以进一步下跌到消费者更容易接受的区间,构成正反馈循环。

折叠屏关键技术难度逐步突破,产业链趋于成熟

折叠屏手机产业链的关键技术点和价值增量主要为柔性 OLED、UTG 保护盖板、铰链和转轴。实现智能终端 完美弯折的技术难点,最主要体现在两个方面。一块能够不断弯折的柔性显示设备,其二,辅助屏幕实现耐久 性折叠的结构。

折叠屏手机在 FPC、电池、结构件上也有更多用量。但折叠屏为手机产业链带来的增量主要体现 在三个部分:柔性 OLED、UTG 保护盖板、铰链和转轴。

柔性 OLED:技术难度高,三星、京东方具备供应能力

折叠屏所使用的柔性 AMOLED 屏幕代表当前面板显示领域最先进的技术水平。折叠屏是一种基于主动式 有机发光二极管(AMOLED)为技术原理的柔性显示。

是一种全新的产品外观形态,面对极其复杂的应用场景 与运动环境,相比于非折叠的 AMOLED 屏幕,折叠屏对各种有机膜材、无机膜材、金属膜材、粘弹性材料的 光电特性与力学特性都提出了更深层次的要求。

并产生了诸多难以完全克服的瓶颈点,代表了当前面板行业乃 至显示领域内对各种材料应用的最高技术水平,需要克服的技术难点包括材料性能问题、模组弯折问题等。

材料性能问题:通过结构改善等方式提高耐弯折性能

可折叠的柔性屏需要突破各类材料的光学、电学、力学性能相匹配问题。 AMOLED 是在仅有数十微米厚 的聚酰亚胺薄膜(PI)上通过化学气相沉积(CVD)的方式进行数十层无机薄膜与金属薄膜的制备。

通过涂布 的方式进行数十层有机薄膜的制备,在这些不同的金属膜层、有机膜层与无机膜层的制备过程中,又伴随着图 形化的要求。

一般会通过掩膜板进行曝光、显影、刻蚀等半导体制备工艺形成几百万甚至是上千万个薄膜晶体 管的逻辑控制电路及其旁路。

脆性无机膜层在数十万次乃至二十万次的高频弯折过程中,极易从缺陷处产生微裂纹的不断扩展,最终导 致逻辑电路的断裂而引起控制异常。

同时不断弯折下,MOS 管也会不断累积应力导致器件的电特性出现异常。 其次,AMOLED 发光材料对环境中的水汽与氧气非常敏感,极易因水氧入侵发生猝灭而导致大面积黑斑。

再次, 模组阶段需要大量使用 OCA (Optically Clear Adhesive)光学胶,这些胶材在经历多次弯折后,其弹性显著降 低,黏性显著增大。

导致 OCA 在弯折轴线附近出现不同程度的隆起,造成显示屏平整度的降低,并使得弯折 区与非弯折区的亮度出现差异。

随着材料科学及高分子材料的发展,折叠屏材料的技术难点逐步得到解决。比如,通过在无机膜层中设计 一些应力松弛结构来减小应力集中,进而提高材料的耐弯折性能。

也可通过在裂纹起始的位置设计一些阻挡裂 纹扩展的结构。从材料本身的角度出发,以通过对脆性材料进行一系列的显微结构改善与增韧处理,进而增强 脆性材料的韧性,提高其耐弯折性能。

或通过利用高分子导电聚合物的性能优势,将 AMOLED 中较为硬、脆 的金属走线与无机膜层换成具有优异耐弯折性能以及优良导电性能与电绝缘性能的高分子导电聚合物。

实现全 柔性 AMOLED 屏在高频率、小半径等极限弯折条件下而不出现线路断裂、亮线、暗线等缺陷。其中,OCA 光学胶是较为重要的一种材料。

OCA 粘合剂需要同时变薄,以便在多次重复或长时间折叠时不 会脱落。因此,材料需要具有高延伸率、高附着力以及恢复力。3M、三星 SDI、日立电气较为领先,三菱化学、 杜邦也提供解决方案,国产厂商份额较低。

模组弯折问题:通过对模组进行减薄来加以解决

可折叠的柔性屏模组需要解决膜层弯折开裂问题,并在硬度和柔韧性之间取得平衡。折叠屏在全模组状态 下,其模组结构是非常复杂的,通常有数十道膜层通过各种胶材进行贴合固定。

一旦对其进行弯折,距离中性 层不同位置的膜层分别会受到拉应力与压应力的作用而出现材料的拉伸与压缩。由于不同膜材之间的形变量是 不同的,导致不同膜层之间会出现不同程度的滑移现象。

造成膜层间的撕离力显著增大,尤其是当胶材经过上 万次的拉压后,其理化性质会出现严重变化,导致膜层开裂,显示出现异常。

同时,智能手机外层盖板具有良 好的硬度以及耐摩擦性能,保证产品的可靠性和寿命,而折叠屏则需要在屏幕的耐摩擦性能与硬度性能,以及 良好的柔韧性之间进行平衡。

通过减薄模组和使用 UTG 玻璃,模组弯折的技术难点逐步得到解决。对于模组各膜层之间弯折产生滑移 的现象,目前主要通过不断减薄各膜层的厚度进而降低整个模组的厚度,从而减少膜层的滑移量和变形程度。

例如一本薄的书与一本厚的书进行弯折,更薄的书折叠后封面的滑移量肯定是小于更厚的书的滑移量。与此同 时,模组厚度越小就越容易变形弯折,对铰链的要求也会相应的降低。

对于盖板的硬度与柔韧性兼顾问题, 主 要通过减薄刚性材料并搭配柔性材料组合成复合膜层来实现。通过制备几十微米厚度的超薄玻璃(UTG),并将 其黏附在柔韧性优异的有机膜材上。

可以实现耐摩擦和可弯折的要求。整体来看,折叠屏的 OLED 技术难度较高,工艺制程与柔性 OLED 无太大差异,工艺能力要求提升。

目前 具备供应能力的厂商包括三星、京东方等。三星、OPPO 等厂商采用三星屏幕,华为、荣耀等厂商采用京东方屏 幕。

铰链及转轴:价值量高涉及材料零组装环节

折叠屏转轴为折叠手机最重要机构件,结构复杂,难度较高。折叠屏的结构主要分为四层,依次为屏幕保 护层、可弯曲柔性屏幕、软胶支撑片、转轴。

其中转轴部分的铰链,一方面要做到纤薄平整,又要把折叠屏相 关的连接、走线、散热等等 100 多个元件完好地设计进去,还要考虑可靠性、用户握持感。

铰链转轴的设计和 制造涉及到材料选择、运动原理、子功能模块的设计、精密制造等多种技术。铰链由上百种精密元器件组成,设计方案百花齐放。

根据不同的设计方式,成本在 10 美金-40 美金之间。 华为采用的是齿轮咬合的 U 形铰链结构,三星采用的是轴与叶片的 U 形铰链形式,闻泰申请了轴针+阻尼块的 结构专利。

华为后采取了双楔形水滴铰链的设计,OPPO 则推出了自研的拟椎式铰链结构。锆基液态金属具有高强度和良好的成型性,是折叠屏铰链的优质材料。除铰链结构的设计以外,材料的选 择也是非常关键的。

Mate X2 的双螺旋水滴铰链结构复杂,应用了碳纤维复合材料以及高强度钢。铰链使用的 锆基液态金属材料强度可达 2100MPa,比汽车 B 柱使用的钢材强度提高 50%。

锆基液态金属随着温度的升高, 黏滞度会逐渐降低。在较高温时具有可塑性,因此在使用模具进行成型时,易于控制它的机构特性成型方式简 单。

液态金属具有高强度,良好成型性和高尺寸精度的特性,复杂结构的极限要求,并且具有良好用户体验和 非常好的金属外观,是用作折叠屏手机铰链生产的优质材料。

但由于碳不易被金属润湿,在高温下容易生成金属 碳化物,所以这种材料的制作比较困难。金属注射成型(MIM)是铰链零部件制造的核心工艺,具备一定的经验壁垒。

MIM 是一种将金属粉末与其 粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合,然后将混合料进行制粒 再注射成形所需要的形状。

该工艺技术适合大批量生产小型、精密、三维形状复杂以及具有特殊性能要求的金属零部件的制造,尤其是在折叠屏铰链的零件中得以广泛应用。

MIM 工艺中,经验因素对产品品质产生重要的 影响,一方面,原材料中金属粉末与粘结剂的配比直接关系到产品的密度、精度、强度;

另一方面,烧结工艺 为产品生产的核心环节,需要根据不同的注射坯件进行差异化处理,确保致密度、金属性能、减少形变。

因此 MIM 行业存在一定的经验和技术壁垒。通常,折叠机根据不同折叠形态(U 型、水滴型),MIM 零件的成本约 在几十到百元范围。

铰链集成组装目前主要由美国和中国台湾厂商提供解决方案。OPPO Find X 的铰链价格超过 100 美金,由安费 诺提供解决方案。

三星自从 2019 年推出折叠机以来,KH Vatec 一直是三星的铰链供应商,S-Connect 于 2020 年进入供应链,AU Flex 和 Fine Technix 也可能进入三星铰链供应链。

华为折叠屏手机的组装集成则是由中国台湾厂 商奇鋐和兆利完成。组装集成环节价值量较高,更涉及较多专利壁垒,国内厂商正在逐渐从零件加工向组装环 节切入。

UTG 玻璃:良率较低,包括原片制造-减薄加工环节

具有良好耐磨性的 UTG 玻璃逐步替代 CPI 成为折叠屏盖板的主流材料。2019 年,三星 Galaxy Fold 和华 为 Mate X 先后发布,均采用 CPI(无色透明聚酰亚胺薄膜)盖板。

CPI 具有良好的柔性以及延展性,量产技术 成熟,性能比较稳定,价格相对具备优势,因此在初代折叠屏机型上,各家都选择这一材料作为屏幕盖板。

CPI 的劣势也非常明显,耐磨性差,质感较低。2020 年三星发布了第二代折叠手机 Galaxy Z flip,最重要技术升 级就是采用了 UTG 玻璃。

UTG 玻璃可以将玻璃做到非常薄,可折叠,硬度高,耐刮花,也成为了折叠屏手机盖 板的主流材料。UTG 产业链主要分为 UTG 玻璃材料的制造和减薄两个环节。

玻璃制造环节代表性公司有肖特、康宁、 旭硝子等,玻璃减薄深加工环节代表性公司有 DowooInsys、日本长濑,国内企业包括长信科技凯盛科技等,下游客户主要是显示模组公司,如三星、京东方等。

玻璃制造方面,肖特技术最为领先,国内厂商尚有技术差距。UTG 的生产方式有很多种,康宁和 NEG 的 溢流下拉,SCHOTT 肖特的窄缝下拉,皆可做到很薄。

不同公司不同工艺能做到的薄度不一样,目前肖特是全 球唯一已成功量产 50 微米以下超薄玻璃厂商。

三星从肖特独家采购 UTG 母玻璃再通过 DowooInsys 将玻璃 进行减薄与强化,后续或将引入康宁作为第二家 UTG 供应商。

国内厂商在玻璃原材料端技术实力还有距离,国 内凯盛科技 UTG 生产链包含“高强原片――极薄减薄――高精度后加工”的全流程。

其中高强原片是采用国内 企业中建材(蚌埠)光电材料有限公司生产的超薄盖板玻璃。国内玻璃原片厂直接拉出 100 微米以下的超薄玻 璃还较为困难,主要是通过化学减薄的过程实现超薄。

UTG 减薄和强化也具有较高难度,国内厂商扩产规划较为积极。UTG 加工也是难点,切割,清洗,化学强 化,最终良率比较低,这也是折叠屏价格高的一个原因。

三星的 UTG 加工厂为 DowooInsys,国内国内具备后 端减薄深加工能力的企业相对较多,包括长信科技凯盛科技、和美光学、苏钏科技、赛德公司等。

包括惠晶 显示、国奥科技、沃格光电、东旭光电等也有 UTG 玻璃产线建设规划。UTG 深加工产线的投资额较高,凯盛 科技 UTG 二期项目投资额超过 10 亿元,建设周期达 20 个月,计划产能为 1500 万/年。

目前国内 UTG 厂商的 扩产计划较为激进,但目前各家的良率及量产能力差距较大,可重点关注良率提升情况以及大客户订单,能否 充分消化产能。

重点公司分析

精研科技

精研科技主要为智能手机、可穿戴设备等消费电子领域和汽车领域大批量提供高复杂度、高精度、高强度、 外观精美的定制化 MIM 核心零部件产品。

产品涵盖了诸如智能手机中的摄像头支架、连接器接口、装饰圈、转 轴件等,可穿戴设备中手表的表壳表体、手表结构件、耳机结构件等,汽车零部件等,覆盖了多个细分门类。

此外,公司还为智能手机、智能耳机、智能家电等领域提供转轴装置、智能电视摄像头升降机构及微云台等精 密传动机构产品,和为消费电子、通信等散热领域提供热管、VC 等散热产品;

子公司深圳市安特信技术有限公 司主要为消费电子领域内的智能蓝牙音频市场提供 TWS 蓝牙耳机等产品。公司凭借优良的产品质量和快速反应的服务体系。

产品已经最终应用于苹果(Apple)、OPPO、vivo、三星 (SAMSUNG)、小米fitbit谷歌Google)、海信等国内外知名消费电子品牌和长城、本田、上汽通用、舍弗 勒、康明斯等国内外知名汽车品牌商和汽车零部件供应商。

MIM 的应用领域广泛,在全球范围内,MIM 工艺已广泛应用于汽车、电子产品、医疗器械、消费品等诸多 领域。然而,世界各地 MIM 应用结构具有明显差异:

MIM 工艺在亚洲市场主要用于电子产品行业,在北美市 场主要用于医疗器械等领域,在欧洲则更加偏重于汽车与消费品行业。

MIM 厂家目前全球有数百家,亚洲作为 全球 MIM 的重要集结地区和主要产品产地,聚集了全球大部分 MIM 厂商,其中,大多数厂商年营收规模在 2 亿元以下。

客户数量较少或主要服务中低端品牌,在行业竞争中处于弱势地位,而年营收规模在 10 亿元以上的 MIM 行业第一梯队企业全球仅有极少数。

但随着 MIM 技术逐步为市场所认可,近年来,MIM 行业的市场竞争 环境也出现了较大变化,消费电子行业内下游大型组装厂、部分上市公司纷纷对上下游行业进行垂直化整合, 并加入了 MIM 产业的竞争行列,使得规模化竞争主体进一步增加。

公司目前已进入国际知名品牌折叠屏的铰链 MIM 零件供应,并有望随着该客户折叠屏手机放量取得较好 的业绩弹性。

长信科技

经过多年的持续优化布局,公司在汽车电子、超薄液晶显示面板、消费电子等业务领域的龙头地位确立并 进一步巩固。

汽车电子业务板块:公司业务既涵盖为客户提供车载 Sensor、车载触控模组、车载盖板、车载显示模 组等关键元器件;

同时也为客户提供仪表盘模组、后视镜模组及中控屏模组等车载触显一体化模组封装业务, 项目定点带来未来三至五年订单饱满,业务可持续性好,该板块业务已成为公司主要业绩贡献业务板块。

客户 覆盖日系、欧系、美系、德系、国内自主品牌车商等,特别是以搭载 3D 曲面车载盖板的车载屏模组业务在国 际、国内车载客户供应链体系中占据重要地位。

消费电子业务板块:涵盖智能可穿戴模组和柔性 OLED 可穿戴触控显示模组业务、VR 显示模组业务、 高端 Notebook、Pad 模组业务、手机触控显示模组及其全贴合业务。

公司在专业模组代工行业领先地位突出, 核心及关键技术护城河宽,盈利能力强,可持续性好,客户知名高端、产品中高端份额高。

公司为国际前五大 智能可穿戴终端客户等提供一系列的中高端可穿戴产品,独供小天才 Z 系列、独供华为 GT 系列、独供小米旗舰手表,为 OPPO 提供第一款可穿戴手表及为以上客户群体提供更高世代产品。

公司积极为北美 VR 旗舰客户 提供 Quest 系列的 VR 头显模组产品,并在此基础上加快研发搭载 microled 的高世代 VR 头显模组。

超薄液晶显示面板、UTG 业务板块:公司减薄业务规模雄居国内首位,市占率高,一直服务于国际、 国内最高端客户群体。

其中:凭借高稳定性、高良率和成本优势赢得 Sharp、LGD、BOE 的一致认可,上述三家 面板巨头均是全球顶尖智能电子产品领导者 A 公司(其 NB 和 PAD 产品)所用面板的供应商。

公司系 A 公司 在中国大陆唯一通过认证的减薄业务供应商。公司减薄业务客户群涵盖京东方、天马、华星光电、中电熊猫, 夏普、LG、群创、友达等国内外知名面板客户。

公司利用在减薄方面的技术优势、精细玻璃方面的加工优势(如强化、镀膜、切割等)及在供应链方面的 优势(对主要原材料供应渠道的掌控与布局),加快柔性可折叠盖板玻璃即 UTG 的业务布局,目前已小批量出 货,公司在产品质量和出货规模都位居行业首位。

目前,公司正积极和国内面板商巨头进行高层次业务合作, 联手拓展可折叠手机市场,可以预见 UTG 业务具有良好的盈利前景,将为公司在减薄方面的优势地位和成长发 展空间提供坚实的保障。

信维通信

公司主营业务为射频元器件,主要包括:天线、无线充电模组、射频材料、EMI\EMC 器件、射频连接器等, 产品可广泛应用于移动终端、汽车、智能家居、基站端等领域。

在业务拓展方面,公司持续巩固天线、无线充 电、EMI/EMC 等成熟业务的稳步发展,加快对 LCP、BTB、UWB、被动元件、汽车互联等新业务的拓展。

LCP 业务方面,公司已具备了从 LCP 材料到 LCP 模组的全制程能力,已与多家企业有配合项目,目 前正在加紧拓展大客户业务,积极开拓相关产品应用的开发。

被动元件方面,公司引进了国内外被动元件 领域高端人才,并于 2021 年 3 月完成对聚永昶的收购,快速搭建电阻产品的研发与制造能力未来将逐步布局 高端电容等被动元件产品。

BTB 业务方面,公司 BTB 连接器已打破海外厂商的垄断,实现中国供应商对国 内、外主流品牌终端厂商的突破,其技术达到国际领先水平。

汽车互联业务方面,公司已开拓大众、东风 本田、奔驰等国内、外多家汽车客户,可为客户提供车载无线充电、车载天线、UWB 模组等产品。

在 UWB 业务方面,公司已在 UWB 天线及模组上做了丰富的技术储备及专利布局,产品的定位精度、传输速率、功耗、 抗干扰能力等各项技术指标均处于领先水平。

公司 MIM 业务应用于手机、可穿戴手表、新智能硬件设备等领域,目前已经进入国内、国外知名科技厂商, 例如微软google、OPPO 以及其他国际大客户。公司已经为国内客户提供 MIM 转轴产品,并已实现量产。

长盈精密

公司主营业务为开发、生产、销售电子连接器及智能电子产品精密小件、新能源汽车连接器及模组、消费 类电子精密结构件及模组、机器人及工业互联网等。

公司以产品设计、精密模具设计和智能制造为核心竞争力, 紧跟电子信息产业快速发展的步伐,不断开发、设计高精密、高性能、高附加值新产品,并拓展、完善公司的 业务及产品体系。

逐步由精密制造向智能制造方向发展,公司的服务领域也拓展至移动通信终端、新能源汽车 零组件、机器人及智能制造领域等市场,成为一家研发、生产、销售智能终端零组件、新能源汽车零组件、智 能装备及系统集成的规模化制造企业。

消费电子方面,公司在国际大客户新型号笔电项目已进行量产,未来销售将持续增长;新能源车精密零组件方面,公司进行了大规模扩产,在四川宜宾、江苏常州、福建宁德投建三个动力电池结构件生产基地,投资 规模达到 25 亿元。

宁德长盈、常州长盈已相继投产,宜宾长盈预计也将于 2021 年底投产,Busbar 等电连接业 务也在国内及海外进行了扩产。 长盈精密在折叠屏铰链及转轴方面有较深厚的技术积累,也持续在配合大客户进行研发。