18:9全面屏趋势下的手机异形屏技术大解析

8月8日，夏普发布了全球第一款异形全面屏手机-夏普S2，屏占比高达87.5%，手机显示屏抵达额头边界。几乎可以确定的是，即将发布的iphone 8也将采用异形全面屏，一时间，异形屏成为手机行业关注的一个焦点。

全面屏产品设计，可以分为异形屏和非异形屏。非异形屏就是大家所熟悉的三星 S8 这样的方式，为上下都用额头，只是把屏幕的尺寸做了改变，到 18:9。这种实现方式，可以看成是对传统手机的一种改良，成本相对便宜很多，也比较容易实现。

异形屏则是在非异形屏的基础上切掉部分，用来安放摄像头、听筒等零部件。由于加工困难，技术难度高，成本高，能够提供异形显示屏的厂家少，因此目前异形屏主要用于旗舰机和高端机设计。

异形屏（左）和非异形屏对比

通过异形切割的方式给手机“开脑洞”，为前置相机等部分通过切割预留非屏幕区域，这种工艺可实现真正意义的全面屏，但技术难度和成本都要高很多。我们具体通过九个维度来介绍：

面板

1.尺寸变化带来的挑战

目前智能手机上的屏幕绝大多数都是16:9的屏幕，如果手机厂商要切换到18:9的全面屏，那么这对于上游供应商是个很大的挑战。

16：9普通屏和18：9全面屏对比

首先，从显示屏玻璃基板制程角度来看，18:9的玻璃切割相比当前的16:9来说更不经济，而且玻璃原厂需要重新排产线及工艺优化，而这也将引发短期内全面屏成本居高不下。

尽管如此，面对全面屏大浪潮， 京东方、天马微、信利、深超光电、群创光电、瀚宇彩晶、和辉光电 等国内面板厂都在积极布局18：9主流尺寸全面屏。

因为供应有限，所以短期内全面屏的成本将会居高不下。不过，众多屏厂开始量产全面屏，成本有望进一步降低。 总体趋势看，今年下半年上的全面屏以旗舰机为主，随着成本的降低，2018年中低端手机也将陆续采用全面屏，据行业专家预测，2018年全面屏手机将占4G手机的70%以上。

2.不同显示屏资源情况

全面屏显示面板主要有：OLED、LTPS、α-Si三种屏。

O LED柔性屏 倾向于可以实现接近100%屏占比的全面屏，且可以一定程度弯曲，目前定位高端全面屏手机中，如三星S8、iphone 8，是手机全面屏的最大趋势，但OLED屏价格高且资源紧缺。目前，手机面板OLED资源主要掌握在三星手里（95%以上），其次是LGD。考虑到OLED在手机高端机型的巨大潜力，目前来看有不少厂商目前在积极在跟进，如： 深天马、京东方、华星光电、国显、AUO 等。目前，天马OLED屏，一些产品还停留在小批量生产阶段，进入到大规模量产可能还需要时间；和辉光电OLED的产能目前也是不高，目前国内OLED生产，还处于起步阶段，中间还可能需要半年到一年的时间去沉淀，才能逐步把这个OLED的产能提升上来。

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；若制造全面屏，可能定位在中高端手机中（比如三四百美金以上），LTPS面板由于量大，这两年将可能受到大部分国产旗舰、中端手机的青睐。

LTPS的触控方案主要为In-Cell或外挂TF，主要采用通用COG封装方案。COF方案可以把整个模组做短两毫米，屏占比也相应可以做得更大，但是这样整个工艺制成更复杂，投入设备更大。据传 深超光电、深天马 正在积极跟进，但是COF方案到今年年底产能大概只有800K/月，相比而言COG的产能相对来说会比较大，良率也会比较高，成本有优势， 所以在17年到18年，COG的方案依然会是主流。

α-Si屏 主要将应用在中低端全面屏手机中，在5.5、5.7、5.9寸的尺寸上，α-Si屏的资源是相对较丰富的。另外，华为、小米等对α-Si方案有明确需求。

据行业人士预测，2017.12-2018.05应该是全面屏全速爬坡的阶段，这段时间各个模组厂的交付能力会面临一个极大的考验，国产、海外（手机）需求量比较大的一些产品，它们的总量可能会达到几KK或者10KK以上。这些厂商，就需要去跟面板厂、偏光片厂提前进行商务策略制定以保障供应。因此我们认为 全面屏对于整个面板厂，偏光片厂，模组厂，外挂盖板玻璃厂，都是一次很好的机会。

异形切割

传统的16:9的手机屏幕呈长方形，四边均是直角，由于要在机身上放置前置摄像头，距离传感器，受话器等元件，所以屏幕和上下机身边缘均有一定距离。

而18：9的全面屏手机的屏占比一般都会大于80%，屏幕边缘会非常贴近手机机身。如果继续沿用此前的直角方案，会无处放置相关模组和元件，同时，屏幕接近机身会让屏幕在跌落时承受更多的冲击，进而导致碎屏。

为了增加屏占比、减小冲击力，全面屏四角采用过渡处理

因此对屏幕的异形切割十分必要。一方面要在屏幕四角做C角或者R角切割，同时通过加缓冲泡棉等进行边缘补强，以防止碎屏。以另外一方面需要在屏幕上方做U形切割，为前置摄像头，距离传感器，受话器等元件预留空间。

夏普S2异形切割屏

当前的异形切割方案主要有 刀轮切割+CNC研磨和激光切割 。目前普遍采用的是CNC，比如 三星、夏普、华星、天马 等；当然BOE采用激光切割， 三星、夏普以及部分国产厂商 也添了激光设备，开始采用激光+CNC方案，因为纯CNC作业成本太高！更多关于全面屏的技术交流，不妨添加群主微信：13538141905，加入手机全面屏技术交流群。

1.刀轮切割+CNC研磨

刀轮切割是最为传统的切割方案，成本低，一般用于直线切割，精度在80um左右。 刀轮切割的具体流程是先用刀轮在玻璃上划出切口，再通过裂片机完成裂片。

刀轮切割属于机械加工，没有高温问题，不会导致框边黄化与热点缺口，但成品较粗糙，所以需要预留边角物料，通过CNC来磨边。

北京精雕CNC设备

CNC精雕玻璃是采用精雕机砂轮槽对毛坯玻璃进行磨边，去除余量，并通过钻头将玻璃原料进行倒边和钻孔以满足最终成品要求。由于玻璃属于脆性材料，其CNC原理为脆性剥离，和铝合金CNC原理有区别，CNC设备及刀具有差异。国内玻璃CNC供应商有 北京精雕、佳铁自动化、创世纪、久久精工、环球同创 等。

2.激光切割

激光切割是非接触性加工，无机械应力破坏，且效率较高。同样的两个C角，两个R角，一个U槽的加工方案，20秒左右就可以完成切割。

激光切割的原理是将激光聚焦到材料上，对材料进行局部加热直至超过熔点，然后用高压气体将熔融的金属吹离，随着光束与材料的移动，形成宽度非常窄的切缝，激光切割的精度可以达到20um。

华工激光玻璃面板超快切割机

从 激光器的脉冲宽度时间 来看，又分为纳秒（ns，10^-9秒）、皮秒（ps，10^-12秒）和飞秒（10^-15秒）等。脉冲宽度约短，峰值功率越高，热效应越低。

从 切割方案角度 来看，激光切割又分为表面消融切割和内聚焦切割，表面消融切割可以直接切透，不需要后续增加裂片工序，热影响区域大；而内聚焦切割后需要裂片分离工序，热影响区域小。

目前主流的激光切割机型是红外固体皮秒激光器，采用内聚焦切割方案。该方案在成本和效率之间取得了最大的均衡。

国内的面板激光切割设备厂商主要有： 大族激光、华工激光、海目星激光、盛雄激光、隆庆智能激光、德龙激光、瑞特激光、飞镭激光、首镭激光 等，国外厂商主要是日本平田。

COF与COG

目前手机屏幕驱动IC 的封装形式一般有COG（chip on glass）和COF（chip on film）两种。

COF（下）和COG封装示意图

COG 是LCD 屏幕常用的一种，其原理是直接通过各项异性导电胶（ACF）将 IC 封装在玻璃上，实现IC导电凸点与玻璃上的ITO 透明导电焊盘互连封装在一起。

COF 是将 IC 芯片直接封装到挠性印制板上，达到高构装密度，减轻重量，缩小体积，能自由弯曲安装的目的。COF方案可以把整个模组做短两毫米（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。），屏占比也相应可以做得更大。

但是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。

据传 深超光电、深天马 正在积极跟进COF方案，但是COF方案到今年年底产能大概只有 800K/月 ，相比而言COG的产能相对来说会比较大，良率也会比较高，成本有优势，所以在17年到18年，COG的方案依然会是主流。

背光模组

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。

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。

手机背光模组构成，来源于模切之家

指纹识别

全面屏手机为了尽可能提升屏幕占比，指纹传感器只能自我改变或做妥协，像小米MIX、三星S8等机型，又变为了后置指纹方案，体验上不如前置方便。

目前来说，全面屏手机指纹识别有以下几个方案：

1.后置指纹方案 。后置即是将指纹识别模组放在手机背面，这以三星 Galaxy S8、小米MIX 、Essential phone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。

三星S8后置指纹识别

2. 第二种是侧边指纹方案 ，就是我们现在常提到的电容式指纹方案，这种方案可以做成隐藏式的指纹识别。索尼是采用侧边指纹识别的代表。

3. 第三种就是VIVO新机中采用的超声波指纹方案 ，超声波指纹识别本身受制于平台，可能说需要像高通这样的特殊平台支持，同时超声波指纹的技术方面仍然存在着一些局限性，所以导致大家在发布初期关注度并不是很高。

4.第四种是基于OLED自身发光材料， 做成光电式指纹识别 ，这种方案未来主要配备在旗舰机上，因为它本身受制于自发光的要求，所以目前来看的话AMOLED的产品里面才会考虑这种光电式指纹识别，这样的设计方案局限性比较大。

指纹识别发展趋势

当前相关厂商对隐藏式方案的探索还处于初级阶段，该方案的实现需要以高阶的指纹识别技术为基础，电容式、超声波、光学等技术原理的发展对于隐藏式方案的应用和普及至关重要。我们预计随着指纹识别技术的逐渐成熟，有望推动隐藏式方案的发展。

屏内指纹识别技术，来源于汇顶科技

那么对于LTPS和α-Si的一些产品来看 ，如果要做成隐藏式的指纹识别，只能采用正面电容式指纹，芯片放到盖板下面，来做成光电式指纹识别。但它的劣势就在于屏占比没有得到进一步提高，仅仅只是把芯片埋到盖板下面，做成这种隐藏式的设计。所以我们认为，在17年到18年，指纹识别的主流方案，应该还是将指纹识别做到背面，特定方式来实现。这种方式比较常见，而且相对来说性能也可以，成本也比较低。

其他的一些手机，比如像 索尼，或者是国产的其他一些品牌 ，可能会把指纹放到侧边，这个对指纹识别的要求也比较高。目前指纹识别的宽度可大可小，有做到四点多，五点多的，它相对来说满足不了侧面指纹识别的设计。而有限的宽度条件下，做到满足SFR，FFR指标要求，比如FFR要求做到1%，甚至最高不超过2%。

指纹识别相关企业有： 汇顶科技、Authen Tec、新思Synaptics、Fingerprints、茂丞科技、F-敦泰、义隆电子、比亚迪、神盾、迈瑞微、思立微电子、晨星半导体、信炜科技、贝特莱电子、集创北方、亚略特、美法思、JP Sensor、方程式、映智科技 等。

前置摄像头

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。

目前全面屏手机的前置摄像头方案

概括来讲，至少有三种方案：

1.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。

2.异形切割 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。

异形切割出位置放置摄像头

3.前置摄像头位置下移 ，将相机模组或者其他元器件放在屏幕下方（如小米MIX），不过现在很多厂商还属于试验阶段。其难度还是非常之大。

除此之外，还可减小前置摄像头显示尺寸 ，达到效果最佳化：

1）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。

小米MIX前置相机模组相比小了50%

2 ） 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。

3 ） 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。

摄像头企业： 欧菲光、舜宇光学、丘钛微、合力泰、信利、光宝、富士康、LGInnotek、夏普、三星、ST-Micro、玉晶光电、凯木金、盛泰、东聚、桑莱士、比亚迪、四季春、成像通

天线

因为手机天线是全向天线，需要一定的空间，这样信号才能发射出来；同时手机内部金属很多，而金属对天线会产生影响；另外，手机内部还有一定的EMI（电磁干扰）。

所以手机天线在设计时都需要预留一个足够干净的空间。由于全面屏的设计，会使得屏幕模组向整机上下两端端延伸，这将使得留给天线的主净空大幅减少。

随着屏占比增加，天线区域将变小

而留给天线的主净空的减少，将会引发手机射频OTA指标，特别是在手持握/放在头部通话时可能会下降。

三星S8将天线和扬声器、NFC结合在一起

对于移动终端天线厂商来说，需要对现有技术进行升级，以满足全面屏的天线需求。一方面，天线小型化将是必然趋势；另一方面，天线与其他零部件组合也有望成为通用解决方案，三星 Galaxy S8采用一些组合的多功能硬件，如扬声器/天线阵列，以及天线/NFC 线圈组件，位于手机中框的两侧，大大减小了边框面积。

表：天线小型化技术

手机天线企业： 信维、硕贝德、美国圣韵、英国飞创、安费诺、日本友华、光宝移动、斯凯斯科、上海杰盛康、安弗施、良特电子、讯创、拓频通信、可信华成、玛雅通信、斯凯威、加利电子 等

玻璃盖板

玻璃盖板是显示模组的重要组成部分，位于模组最外层，对面板和触控模组起到保护作用，全面屏时代到来，使玻璃盖板必须面对提高介电系数、边缘弯曲适应以及减薄等技术挑战。