幾天前，三星在紐約隆重發表了新一代旗艦手機 Galaxy Note 9，但市場更關注的可能是另一個尚未曝光的神秘產品——可摺疊螢幕手機。

三星電子移動通訊事業部總裁高東真（DJ Koh）在 Galaxy Note 9 發布會上，接受韓國媒體採訪時公開表態：三星正在研發廣受消費者喜歡的可摺疊螢幕手機，並暗示「不會讓各界等太久」，因為三星不想把這個世界第一隻可摺疊螢幕手機的頭銜被別人搶走，這番話明顯是衝著華為來的。

圖丨三星電子移動通訊事業部總裁高東真

近來，三星及華為不約而同釋放出消息，內部研發可摺疊螢幕手機最快在今年底就會問世，三星在可摺疊螢幕技術投入超過十年，華為則是傳出將採用國內面板大廠京東方的方案，日前調研機構 IDC 公布今年第二季全球智慧型手機市場報告，華為正式超越蘋果，成為全球第二大手機製造商，僅次於三星，現在前兩大手機公司正在比速度，看誰能在這場摺疊大戰搶下頭香。

先前韓國媒體就報道，研發可摺疊面板技術多年的三星，原先內部的策略是：不一定要搶全球第一的頭銜，但近來傳出華為要在今年 11 月發表可摺疊面板手機，讓三星危機感大增，無法容忍遭中國企業超越，因此讓三星決定加速產品上市時間，很有可能在今年底前先讓產品亮相，才會上演這一場兩大巨頭的摺疊大戰。

三星的十年征途

一塊螢幕像書本一樣，輕鬆的打開跟收合，一秒攤開，就能讓智慧型手機變成平板電腦，這種可摺疊式螢幕（foldable display）的電子設備經常出現在科幻電影中，不過在現實世界裡，可摺疊式螢幕手機很可能離我們已經不遠。

圖丨可摺疊式手機

關於可摺疊螢幕手機的想法，已在產業醞釀很長一段時間，三星顯示（Samsung Display）投入可摺疊螢幕技術至少 10 年，起初幾年在實驗室低調研究，到 2011 年三星將相關技術對外公開，在美國物理聯合會（AIP）出版的《應用物理學快報》（Applied Physics Letters）上發表了一篇研究文章，展示了由 2 塊 AMOLED 面板組成的可摺疊顯示器原型。

當時，因為是原型機，產品看起來多少有點粗糙感，但是，螢幕對摺起來時中間沒有明顯著摺痕，而且對摺的曲率半徑非常小，只有 1 毫米（mm）。通過摺疊次數 10 萬次的測試後，螢幕中心（也就是摺疊處）亮度約下降 6％，但人類肉眼對此細微差距不會有明顯感受，總體上仍可以說是一項很大的突破。

圖｜三星在 2011 年發表技術文章展示可摺疊顯示器原型

該篇文章的共同作者 Hong Shik Shim 當時指出，「真正的商業化還有賴新工藝和新材料的開發，大約需要 1~2 年」。到那時，從該篇研究發表至今，歷經了 7 年時間，可摺疊螢幕遲遲還未商業化。不過，市場上仍不時傳出三星、蘋果要推出可摺疊螢幕設備的消息，例如推出相關產品、正在克服量產問題、量產進度延遲、三星及蘋果申請了可摺疊面板多項專利等。

而過去「只聞樓梯響，不見人下來」的情況很可能即將出現改變。三星在今年初的財報電話會議上，公開透露要推出可摺疊螢幕手機，跟競爭對手做出差異化。

今年以來外電多次報道，三星的可摺疊螢幕手機由 3 個 3.5 英寸的螢幕組成，另有一說是會採取內折式（infolding）設計，摺疊起來時為 4.5 英寸螢幕，打開後為 7.2 英寸，預計在 11 月開始量產，而且還會配合內部研發專用的應用軟體和內容，預計這款產品很可能在 2019 年 CES 或是 2019 年 MWC 正式亮相，並在 2019 年第一季開賣。

華為攜手京東方，不讓三星專美於前

近年來，華為在手機上的創新展現強烈企圖心，包括使用多顆鏡頭、搭載 AI 晶片等，今年 3 月外媒也披露華為向世界智慧財產權組織（WIPO）申請了可摺疊螢幕手機的專利，從專利圖來看，華為構思的方法為內折式 infolding 螢幕，熒幕中間采連接鉸鏈設計。而市場盛傳華為的合作夥伴為京東方，兩家公司將合力打造一款開啟後螢幕為 8 英寸的可摺疊螢幕手機，預計 11 月發布，2019 年開賣。很有可能搶下全球最早推出可摺疊螢幕手機的頭銜。

京東方為國內最大面板廠，為蘋果 Macbook 及 iPad 面板供應商，對於發展新一代的 OLED 技術不遺餘力，除了一直希望能擴大打入蘋果 iPhone OLED 螢幕供應鏈，在可摺疊面板技術也有所投入，幾個月前公開展示展示了 7.6 英寸可摺疊 AMOLED 顯示屏，號稱可實現全球最小動態彎折，半徑僅為 1mm。

圖｜華為為可摺疊面板手機申請專利

圖｜蘋果申請了不少關於可摺疊螢幕技術的專利（圖片來源：www.patentlyapple.com）

這款神秘產品不是本文要討論的重點，而是要解構可摺疊式面板技術，就連全球面板龍頭的三星投入大量人力跟資金，10 年過去都還沒有走向量產，為什麼可摺疊式面板的設計、製造如此困難？DT 君不打算拋出一堆技術名詞，只用一張圖加上簡單明了的文字，讓大家能看懂這項科技。

過去：從 TFT LCD 到 AMOLED

在進入可摺疊螢幕之前，必須先談主動有機發光二極體（AMOLED）和傳統的薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）。TFT LCD 的架構是需要一個背光源（Backlight）產生光線，目前多使用 LED 做背光模組，光線投射出來後，依序穿透 TFT LCD 面板中的偏光板、玻璃基板、液晶層、彩色濾光片（Color Filter）等相關零部件，進入人眼成像，看見顏色和圖案。

AMOLED 則是近年興起的顯示技術，它的結構比 TFT LCD 簡單，關鍵在於 OLED 能夠自發光，當電流通過，OLED 材料就會發出紅藍綠色，在不需要背光源、彩色濾光片的情況下，面板的整體架構就變得相對單純。另一個特色是厚度輕薄，OLED 的生產是采鍍膜方式，把有機材料加熱升華、氣化並均勻沉積在基板上，而 TFT LCD 需要灌入液晶，使得厚度較厚。

圖丨三星的 AMOLED 螢幕

所以先撇除 AMOLED 可具有高 PPI（每英寸像素）、省電等特點，回到摺疊這件事上，AMOLED 的兩個特點：面板結構較簡單、以及厚度較薄，所以讓一件事變得可行：做成能彎曲或是可摺疊的柔軟顯示器。就像是一本書與一張紙，摺紙絕對比折書容易許多，所以傳統 TFT LCD 無法做的軟性／柔性屏，AMOLED 可以做到，因此成為眾家業者競逐的新一代技術。

再進一步針對其「柔性」程度，也就是「可彎曲」的程度細分，初期有所謂的曲面（curved）結構，像是 TFT LCD 曲面電視，主要是擴大觀眾的視覺感受，但曲面技術上並沒有根本性變化，屬於一種階段性產品，後來包括三星、LG、索尼都放棄投入更多資源，轉為全力進攻 OLED。

由於 OLED 的柔性特點，發展出可彎曲弧度更大的技術，像是近兩三年旗艦智慧型手機愛用的「可撓式」面板（flexible display），三星在 2014 年推出 GALAXY Note Edge 首創曲面側邊熒幕，把熒幕延伸到了側邊，而且可以獨立顯示。由於可撓的特性賦予設計產品時有更大的創意發揮空間，吸引更多手機業者跟進採用，像是 Apple Watch、iPhone X 的螢幕邊緣可以收得圓弧漂亮，就是採用可撓式面板。

圖丨GALAXY Note Edge

彎曲更大的則是「可摺疊式」面板，甚至是「可捲曲」面板（rollable display），像是古書捲軸一般將電子螢幕捲起來，正因為彎曲的程度差異，有不同技術門檻得克服，本文則聚焦「可摺疊式面板」的討論。

現在：拿掉玻璃，從硬變軟

要做到可折、甚至是可卷，以往硬式 AMOLED 面板（Rigid AMOLED）採用「玻璃基板」的方式就行不通，必須改用其他結構，所以製作可摺疊螢幕的第一步就是以「軟性基板」取代原本的玻璃基板，軟性基板的選擇則有聚酯類塑膠如聚醯亞胺（PI，Polyimide）塑膠基板、或是金屬箔片，目前的主流為「PI 塑膠基板」，輕、薄且柔韌性佳。

硬式 AMOLED 的架構，由下往上分別有玻璃基板、薄膜電晶體（TFT）背板、OLED 發光層、封裝玻璃、Touch Sensor、圓偏光片（CPL，Circular Polarizer）、以及螢幕保護玻璃（簡稱屏保玻璃）。其中，因屏保玻璃受惠最大的就是美國公司康寧，旗下生產的大猩猩玻璃因蘋果 iPhone 一戰成名，讓這家百年企業翻紅。

如果螢幕要變軟，而且可以折，就得把既有架構中所有的玻璃換掉，所以可摺疊 AMOLED 面板由下而上的架構就變成：PI 塑膠基板、軟性 TFT 背板、OLED 發光層、觸控面板、CPL、屏保塑膠，以及再加上一個 Hard Coat，為一種增強被鍍材質硬度的薄膜，才能達到耐刮、耐磨、耐衝擊。

下方左圖為 Rigid AMOLED（以三星 OCTA 架構為例），右圖為 Foldable AMOLED。

（圖片來源：DT 君）

拿掉玻璃的挑戰 1：新材料

如果只是把所有玻璃改成塑膠就可以正常運作的話，那就天下太平，行業也不用花超過十年時間來研發，因為改用新材料，新問題就隨之而來。

第一個挑戰是耐溫性。由於 OLED 為有機元件，對大氣中的水氣及氧氣非常敏感，所以在製程中，高水氧阻隔一直是關鍵。

在硬式 AMOLED 面板的構造中，AMOLED 上下方有玻璃，可以阻隔水氣及氧氣的穿透，AMOLED 側邊的空隙就使用 Frit Sealing，為一種可熔融玻璃，通過雷射的方式把 Frit Sealing 與 AMOLED 的側邊和上下兩片玻璃熔融在一起，通過把 AMLOED 完全保護起來的方法，阻隔水氣及氧氣以防止對元件的傷害。

但是，換成塑膠後，問題就來了。比起玻璃，塑膠材料的耐高溫較差，也無法隔絕水氧氣，使得 AMOLED 非常容易損壞，因此在可摺疊 AMOLED 面板的製程中，就無法使用 Frit Sealing 熔融，必須改為採用阻氣隔絕層（Gas Barrier）來實現 AMOLED 阻水氧功能。

第二個問題是 CPL 必須變薄。如前所述，越厚的東西越難彎折。一般來說，硬式 AMOLED 面板整體厚度 1～2mm，可摺疊 AMOLED 面板的厚度必須在 200 微米（μm）以內，也就是只有硬式面板的十分之一，所以唯有靠元件「瘦身」來實現。

其中傳統的 CPL 厚度約 100～200μm（微米），對於 AMOLED 柔性應用是一項阻礙，所以行業也積極研發薄型的 CPL，必須瘦身約至 30μm 左右。

第三個挑戰是應力。可摺疊螢幕是由許多材料層所構成，摺疊時，材料擠壓，容易受到應力（stress）影響而裂開。當材料受外力作用，內部產生抵抗的力量，單位面積所受的內力就是應力，因此如何控制每一層材料跟接觸面的應力，防止面板摺疊時材料受損，就成了關鍵。

拿掉玻璃的挑戰 2：製程

在製作可摺疊 AMOLED 面板時，底下會先有一個玻璃載板（Glass Carrier），在上面塗布 PI 材料，等待乾燥後，就在上方疊加 AMOLED 及其他材料層，接著等 AMOLED 固化好之後，就利用雷射或機械式取下等方式，把玻璃載板分離。

但因為 PI 材料在塗布時需要塗厚厚一層，待其乾燥之後約剩下 10μm，所以 PI 材料表面容易產生諸多孔洞、不平整，所以在其上面製作的 AMOLED 的良率比較差。而這個製程每一家狀況不同，現有不同的修補方式，考驗各家業者的能力。

第二個大問題是靜電放電（ESD，Electro Static Discharge）。塑膠基材比玻璃容易產生靜電，由於電子元件都很怕靜電，ESD 是造成大多數的電子元件或電子系統故障與損壞的原因，所以在塑膠機材上製作的 AMOLED 就很容易受到靜電傷害。所以上述兩大製程難題是目前可摺疊式面板生產良率較差的原因。

讀到這裡，就能明白可摺疊螢幕是一項很複雜的技術，「因為只有 AMOLED 不變之外，其他採用的材料跟零部件幾乎都換掉，」專門研究柔性屏的台灣工業技術研究院電子與光電系統研究所副所長李正中指出，他進一步評估：「目前可摺疊 AMOLED 面板的生產良率可能只有硬式 OLED 面板的一半而已。」這也就是為什麼儘管不少面板廠都曾對外展示可摺疊面板的原型，但卻沒有一家實際進入量產階段。

內折或外折，哪個技術比較厲害？

目前三星顯示及 LG Display（LGD）是可摺疊式面板相關技術全球專利數量排名前兩大業者，市場盛傳，蘋果對可摺疊面板同樣很有興趣，欽點 LGD 作為可摺疊式 iPhone 的合作夥伴。在國內則有京東方、天馬、柔宇科技、維信諾等業者投入可撓式、可摺疊式面板的開發，其中京東方與華為合作，小米及 OPPO 也在開發摺疊屏手機。

各大面板廠幾乎都曾展示過可摺疊面板的原型，但展示歸展示，想要評估哪家業者的技術領先，除了量產能力是一個參考點之外，DT 君提出幾個指標：

首先，是內折（infolding）還是外折（out-folding）。內折式是螢幕向內進行摺疊，就像一般的書，或是早期的掀蓋手機一樣，打開之後看到內容。而外折設計則是螢幕暴露在外，就像現今大多數的智慧型手機一樣，熒幕直接對外。

由於外折式設計是螢幕顯示在最外頭，容易與外物接觸，因此在耐刮、耐摩擦、耐衝擊三大要點的要求會比內折式來得高出許多，故行業人士普遍認為，外折的技術難度高，當廠商可以做出外折式面板，技術實力理應相對較強，但也因為外折較難做，所以內折式進入量產階段的時間會比較快。

圖｜傳蘋果有意推出可摺疊 iPhone（圖片來源：www.patentlyapple.com）

第二個評估點則是曲率半徑以及彎折之後的機械強度。當一結構物，特別是承受外力而產生彎曲時，對結構物上任何一點表明其彎曲度的量度，稱為曲率，其倒數稱之為曲率半徑，用來衡量彎曲的程度。

例如有業者的螢幕可以被捲曲成半徑為 10 mm，有些則可以達到 5mm、3mm、甚至是 1mm。李正中指出，目前業界對於可摺疊式 AMOLED 面板曲率半徑的要求是 3mm，同時可摺疊次數至少要經過 20 萬次的測試，未來彎折度必須達到 1mm 是毋庸置疑的。因此，通過多少次摺疊測試，以及耐刮、耐摩擦、耐衝擊的能力，是另一個評估技術孰優孰劣的關鍵。

圖｜硬式、可撓式、可摺疊式面板成長性（圖片來源：DSCC）

未來：供應鏈強弱重新洗牌

當手機進入觸控時代，蘋果開始稱王之外，玻璃成了關鍵零組件，也讓康寧、日本的旭硝子（AGC）跟著受惠，但從上述探討可摺疊螢幕的架構，可以發現一件事：玻璃基板跟保護玻璃都將被柔性基板及屏保塑膠取代，因此供應鏈的強弱變化也是一個非常值得關注的議題，過去康寧因玻璃而成為贏家，未來進入可摺疊面板、甚至是可捲曲面板後，就會有新的贏家出現。

業界人士透露，特別是柔性基板、化學材料業者會是受惠最多的一方，以往他們產品應用多局限在傳統產業，或是軟性印刷電路板（Flexible PCB）等領域，但在可摺疊螢幕時代，這些材料是不可缺少的關鍵零組件，例如全球最大的聚醯亞胺（PI）大廠杜邦（Dupont）、日本的宇部興產（UBE）都是 PI 薄膜（PI Film）的主要供應商，另外，日本的住友化學則是開發可以取代目前覆蓋於手機熒幕之上屏保玻璃的屏保樹脂。

可摺疊式面板不論是材料或工序都相當複雜，為什麼業者還要花這麼多功夫來做？因為從「實際」的需求面和「被創造出來」的需求面來看，是一個必然趨勢。

從市場需求面來看，消費者已經習慣了大熒幕，幾年前三星率先推出 5、6 英寸的大螢幕智慧型手機時，市場並不看好，已故的蘋果創辦人喬布斯在當時還親口說出「沒人會去買大手機」（No one is going to buy a big phone）這句話來諷刺三星，但事後證明，三星大螢幕的 Note 系列熱銷，而且整個行業都轉向了大螢幕，就連蘋果也不得不讓 iPhone 尺寸變大。

以往消費者在手機看數字、文字，進化成看圖片，現在更是進入視頻時代，體驗過大螢幕的舒適就無法再回頭了，所以現在手機行業都在搞全面屏，但是全面屏有一定的極限，而且手機尺寸不可能一直無限放大下去，會犧牲輕便性和移動性，而可摺疊面板就成了一個解藥，螢幕一秒放大。

從另一個角度來看，這是消費電子產品業者的新機會。隨著消費者更換智慧型手機的頻率不如以往快速，市場成長動能漸失，由於可摺疊式面板手機可提供一機多用（手機＋平板，未來甚至有可能變筆記本）的特色，不少行業人士認為，可摺疊面板設備創新的設計，很有可能重演一波大換機潮，就像過去從功能型手機進化到智能型手機一樣，率先推出的業者除了可以對外展現其領先的技術實力外，更能在第一時間搶到市場。

不過，不論是三星或華為的可摺疊產品的出貨量應該都只是小量，因為短期來看，可摺疊面板因良率不佳，導致成本仍偏高，所以對業者而言，展現自家技術實力以及測試市場水溫的意義會遠大於實際的出貨量，專攻面板行業的調研機構 DSCC 就預估，可摺疊式 OLED 手機面板在 2018 年「小量」出貨，到了 2020 年出貨量大約 1 億組，占整體手機份額的 5％左右。

圖｜硬式、可撓式、可摺疊式面板出貨預估（資料來源：DSCC）

但無論如何，不論是行業或消費者對於可摺疊式面板手機都有蠻高的期待，只要有一家手機公司開始推出商業化產品，其他業者勢必得跟上，就像現在不講產品搭載 AI 晶片就顯得很落後一樣，因此，可摺疊式面板手機推出的那天，將代表手機行業另一個新時代的到來。

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