為搶奪智慧型手機市場戰略高地，折疊式手機成為廠商不得不投入的領域。螢幕可折的創新設計，卻也為手機面板與機構的整合帶來全新的難題，須要整合供應鏈中各廠商的技術能量，才能加以克服。
折疊機無疑是智慧型手機的一大創新，也是目前各大廠商布局的重點。然而，三星旗下折疊手機Galaxy Fold原先預計在2019年4月上市，但上市前的測試卻傳出諸多問題，導致上市時間無限期延後，也使得折疊式手機所面臨的技術難題更受到矚目。
折疊機開啟OLED新篇章
談到軟性面板與折疊手機的發展，艾圖雅科技總經理陳來成(圖1)表示，從2009年Samsung以OLED作為手機的螢幕以來，OLED技術已越趨成熟；2013年Samsung以聚醯亞胺(PI)基板取代玻璃，更讓顯示技術跨過軟性顯示的里程碑。而折疊式產品概念的出現，也使得OLED在與LCD競爭中，顯露出一道曙光。
圖1 艾圖雅科技總經理陳來成表示，折疊式手機的出現，為OLED顯示技術找出一個取代LCD的突破口。
最早要採用塑膠基板取代玻璃的時候，遇到的問題是塑膠的耐熱度不夠，無法承受OLED面板製程高溫。而PI材料的導入，成為實現折疊式手機的一大關鍵。目前的做法是將PI塗佈在玻璃基板上，進行OLED製程，待完成後再以機械剝離或雷射剝離技術將PI膜取下來貼合在面板上。
儘管克服了種種的挑戰，但現階段折疊式手機的產品耐受度與穩定性仍面臨許多難題。由於其採用的可撓式AMOLED屬於軟性面板，且採用塑膠基板，因此最外層仍需要耐磨的材料來保護。目前市面上的(非可折的)AMOLED面板雖然採用塑膠基板，但表面皆有玻璃上蓋板來提升面板的耐刮、耐磨度與耐衝擊程度。
此外，雖然可撓式AMOLED已導入市面上的手機，但主要是用以實現曲面、全螢幕的設計。「螢幕可折」的設計對於手機來說仍是頭一遭，顛覆了智慧型手機的設計，材料、面板、製程、電路板與外層保護膜都必須做出調整，才能生產品的成熟度與穩定性。如何將軟性面板與機構做到良好地整合，更是全新的課題。
軟性面板/機構整合成最大考驗
折疊式手機設計所面臨的最大難題即是，要將軟性面板與基構貼合在一起。在一般的智慧型手機中，由於面板與機構部分都是硬的平面且不須折疊，所以面板與機構不須黏合，只須透過螺絲固定整體結構即可。而折疊式手機是將一塊軟性面板與硬的機構結合在一起，且必須經過幾十萬次的彎折，兩者間的整合成一大考驗。
工研院電子與光電系統所副所長李正中表示，以紙張來比喻，將兩張紙張一起折疊都會產生錯位，更遑論是將軟性面板與硬的機構(即電路板等)一同折疊。過去，智慧型手機的機構與面板是個別設計與製造的，彼此間的影響性小；但現在必須黏合在一起且會互相影響，不只組裝的方式不一樣，供應鏈間的關係也將改變。
進一步探究會發現，軟性面板與機構整合時會遇到兩大難題，一是彼此整合度與相容性的問題；另外，則是軟性面板與硬的機構一起折疊時所產生的應力問題。若螢幕跟機構的相容性不夠好，多次開闔之下側邊就會有縫隙，導致粉塵侵入，進而影響整體使用與耐受度。
而軟性面板與機構間的應力問題，更考驗著整體結構的設計。由於硬的物品彎折時，會產生應力(即向外作用的力量)，但如上所述，折疊式手機的面板與機構是黏合在一起的，因此機構會將其彎折所產生的應力轉嫁給軟貼合在上方的面板，長期操作之下，會導致面板失效，甚至是黏膠脫落、結構設計無法支撐，導致面板脫層。
掌握供應鏈有助於克服技術難題
由上述可知，軟性面板與機構整合難度高，又是以往不曾遭遇過的設計方式，也因此這次三星Galaxy Fold一直到上市之前的測試才發現出諸多問題。
而面對這些問題，李正中表示，掌握越多供應鏈資源的廠商，在整合方面也會有越多的優勢。由於機構會牽涉到電路板的設計，所以較難做調整，如果廠商擁有面板、機構組裝到產品設計一條龍的資源，就能在面板與機構的整合上有更多彈性。
如上所述，三星即充分掌握了智慧型手機晶片、機構、材料、面板到產品設計完整的供應鏈資源，因此產業人士普遍也都看好三星能利用垂直整合的優勢，來突破這些技術挑戰。相較之下，華為本身沒有生產面板，因此面臨到整合性的問題時，可能就會需要較多的時間來解決。
面板結構/鉸鏈設計克服折痕問題
另外，從MWC 2019展會可以發現，「折痕」也是折疊式手機普遍會面臨到的難題。李正中解釋，折疊式手機的面板要夠軟，才能彎折；但同時，面板本身又必須有足夠的張力，打開時才能沒有折痕地將面板完全攤平。這就考驗著材料的搭配與面板疊層的設計，面板結構中，部分材料必須夠軟，實現可彎曲、可折的特性；部分疊層的材料又必須有一定的硬度，才能支撐整個面板結構。而具備結構應力分析能力的廠商，將更容易設計出好的面板結構。
目前工研院已有投入相關實驗，認為折痕的問題是可以透過技術去克服的，所以李正中也推測，對於有足夠技術能量的廠商來說，折痕並非無法克服的問題，只是需要時間去優化產品結構設計。
鉸鏈(Hinge)轉軸是折疊式手機的關鍵技術之一，除了會直接影響彎折處的螢幕密合度，設計的良莠也會影響面板的折痕與耐受度。鉸鏈轉軸屬於機械結構，由多個金屬零組件所組成，而其設計的關鍵即在於操作時鉸鏈須保持「平滑、平順」；否則長期開闔之下，同樣會對面板產生應力，導致面板產生折痕，甚至造成面板受損、失效。
耐磨性與可折性須兼具 CPI/玻璃廠積極開發上層保護膜
可折式手機的最上層的保護膜是一大挑戰，為了要同時達到可折與保護的作用，目前是採用塗佈的方式，在AMOLED面板的最外層塗佈一層無色聚醯亞胺(CPI)膜。然而目前最外層保護膜技術尚未完全成熟，加上其硬度本來就不及玻璃，因此，以三星Galaxy Fold內折式手機來說，如果有粉塵、異物卡在兩個面板之間，長期使用下仍可能導致保護層磨損。
而若是外折式的設計，手機面板會長時間暴露在外，在沒有玻璃上蓋板保護的情況下，耐磨度恐怕會比內折式面臨更大的挑戰。對此，陳來成指出，三星Galaxy Fold克服了內折小曲率彎曲的技術問題，並以內折設計來降低了耐磨刮的挑戰；而華為FlexPai選擇元件應力挑戰較寬鬆的大曲率彎曲外折設計，但面板磨刮問題仍有待產品的市場考驗。
談到玻璃在導入折疊式手機所面臨的挑戰，李長榮化學工業研發處材料科學組傅傳人(圖2)指出，玻璃本身可以實現2~3mm R角的彎曲程度，然而以玻璃作為面板的上蓋板時同樣會面臨應力的問題，即玻璃會將折疊產生的應力轉移至面板，導致面板脫層，這是也是目前玻璃廠仍須克服的難點。
此外，玻璃本身耐壓縮卻不耐擴張，但玻璃彎曲時一面勢必得承受擴張力，另一面則須承受壓縮力。對此，李正中指出，目前克服方式是：內折式(即外層是擴張力)就在玻璃的外層塗上塑膠膜保護玻璃；反之，若是外折，即在內層的玻璃蓋板塗上塑膠膜。但這樣的作法仍有其局限，R角不能太小。因此，玻璃上蓋板有望導入外折式的折疊機，因為外折式的R角較大；內折的R角較小，可能仍須採用軟性保護膜。
圖2 李長榮化學工業研發處材料科學組傅傳人指出，玻璃彎折時所產生的應力，可能會導致面板脫層。
目前折疊式手機已是市場的一大焦點，若能突破困境發展出一套完整的商業模式，將有望開拓出全新的市場機會。而玻璃是目前智慧型手機基板與蓋板的重要材料，因此玻璃廠商一定會想辦法投入折疊手機市場，以維持其市場版圖。
總結來說，折疊式手機目前尚未開發出最好保護膜方案，所以各方廠商都積極展開布局，希望能成為第一個成功製造出可耐磨又可折的保護膜業者，搶攻折疊先機，不只化學工業業者持續投入用於折疊手機保護層的CPI材料開發，以康寧為代表的玻璃廠也積極投入可折式手機的上蓋板研發。