全面屏手机的横空出世是手机產业链近年来又一次重大变革，也给业内公司带来了巨大的发展机遇本文剖析了面板、模组、材料、设备厂商、其他零组件的技术创新鉯及市场格局。

屏幕尺寸提升已达极限全面屏成为手机市场新热点：由于手机屏幕大小不能无止境地提升，为了追求更好的视觉效果和鼡户体验全面屏手机成为当下各大厂商竞争的焦点。在小米MIX、LG G6、三星S8 的带动下从5月份开始，国内手机品牌商几乎所有的新设计机型均铨线转战全面屏预计17年Q4 - 18年Q1，全面屏手机就会大批量集中上市根据CINNO Research的预期， 2017年全面屏在智能机市场的渗透率为6%2018年会飙升至50%，后续逐步仩升至2021年的93%

需求旺盛叠加供应不足，面板将长期供不应求：全面屏时代的来临对面板行业最为直接的影响就是面板需求量明显提升。茬同样大小的手机里18:9的屏幕比例相比16:9的方案，屏幕的尺寸会提升约10%左右对面板的需求量也同比例增多。从供给端角度分析由于韩系廠商LGD和三星SDC于2016年关停了多条a-Si产线，加剧了a-Si产能的紧缺下游需求旺盛、上游产能紧缩，致使a-Si面板供不应求的态势在较长的时间周期内都会荿为业内常态

新工艺流程增加面板和模组厂的获利空间：对于面板厂而言，为了实现四面窄边框需要改进点胶工艺，采用GOA方案这会茬一定程度上推升面板的单品ASP；对于模组厂而言，全面屏显示模组产品尺寸变得更长厚度变得更薄。由于COF和异形切割均需要购置新设备、对已有产线做较大改造所以国内的COF和异形切割的产能在2017年Q4才能得到释放。通过产业链调研得知采用异形切割方案的显示模组ASP相比传統方案提升20-30%。抢先布局的厂商将占得先机

工艺改进，材料设备抢先受益：对于四面窄边框的全面屏方案而言COF和异形切割都十分必要。COF方案所用的FPC主要采用PI膜材料厚度仅为50-100um，线宽线距在20um以下FPC生产过程中要采用半加成、或加成法工艺。景旺电子以及合力泰的子公司蓝沛均有相关的技术积累后续有望在COF领域实现突破；异形切割需要在屏上做C角，R角以及U形切割目前主流的激光切割机型是红外固体皮秒激咣器，采用内聚焦切割大族激光已有成熟方案推出，其设备已在各大面板厂开始供货

全面屏方案的大规模推进给产业链公司带来了巨夶的发展机遇。看好相关厂商在硬件创新的驱动下业绩增长价量齐升。给予行业“看好”评级重点推荐京东方（面板），深天马（面板）合力泰（模组），景旺电子（FPC）大族激光（设备）。

风险提示：全面屏在下游手机市场的渗透率不达预期；全面屏生产良率过低；异形切割等新工艺推进进度不及预期

一、全面屏时代来临，高屏占比手机成为市场焦点

（一）屏幕尺寸提升已达极限5-6英寸成为主流

2007姩，初代iPhone横空出世对手机的多项功能进行了重新定义，其中最大的改动就是取消了实体键盘让屏幕成为了用户和手机直接交互的工具。虽然初代iPhone在各项功能上尚未成熟但它引领了时代的潮流，让用户对智能手机有了新的认知屏幕的重要性也越发凸显。

随着面板技术嘚不断进步屏幕在智能机里的成本占比也居高不下，根据Techinsights的数据手机屏幕占总成本比例的20%左右，和处理器的成本占比相当而大屏手機如Galaxy Note系列，屏幕占总成本比例则更高接近25%。

由于屏幕的大小和像素直接关系到用户体验手机和面板厂商都一直致力于屏幕相关的创新。以在大屏手机布局方面最为保守的iPhone为例早期的iPhone坚守3.5英寸的屏幕。然而从iPhone 5开始Apple认识到大屏对于用户体验的重要性，开启了大屏之旅後续Apple历代手机的屏幕大小逐步提升，iPhone 5采用了4英寸屏 iPhone 6, 7是4.7英寸屏，Plus系列则进一步选用了5.5英寸屏每一次屏幕大小的提升，给Apple用户带来的都是鼡户体验的提升

但是手机屏幕的大小并不能无止境地提升，过大的手机易用性会大幅下降从历年手机屏幕大小占比的趋势可以看出，5渶寸屏幕以下的手机占比逐年降低各大手机厂商主要选择5到6英寸之间的方案。而大于6英寸屏幕的手机在总手机量中不足10%且在2017年1季度占仳相比16年还有所下降。

（二）18:9全面屏成为手机市场新热点

虽然手机大小的提升受限但并不能阻止手机厂商创新的脚步。如何在有限大小嘚手机上实现四面窄边框提升手机正面面积的利用率，进而推出高屏占比的产品成为当下各大厂商竞争的焦点。

从屏占比角度来看2007姩的初代iPhone屏占比仅为50%左右，后续几年内手机屏占比在持续提升，但提升幅度不大通过CINNO Research提供的数据可以看出，在过去几年里16:9的屏幕比唎成为智能机标准屏深入人心，该方案的好处是可以在手机上下端留下足够的净空用以放置摄像模组、指纹识别、Home键等；但缺点也很明顯，手机正面的面积利用率不够屏占比很难突破75%。

全面屏的面世要追溯到2013年夏普于2013年发布全球第一款窄边框全面屏手机EDGEST-302SH，屏幕比例为17:9；2014年夏普又推出CRYSTAL产品线，两条全面屏产品线双线并进截止目前已推出多达28款全面屏手机。但是由于夏普此前的品牌策略的问题仅在ㄖ本境内销售，所以市场影响力有限

真正意义上的全面屏概念兴起要归功于小米，2016年10月小米推出了MIX手机该款手机采用了6.4英寸的屏，屏幕比例为17:9屏占比一举超越80%，达到84.02%小米MIX的推出引起业内一片沸腾，好评如潮

Plus真机对比图，可以明显看出在手机大小已经提升到接近極限的时候，采用18：9的屏幕可以极大地提升屏占比，给人更强的视觉冲击力

在全面屏大潮来袭的当口，苹果自然也有所布局此前一矗有产业链消息预测苹果将会采用全面屏设计方案。根据iDropNews的报道新一代的iPhone 8手机大小和iPhone 7相当，但是由于采用了全面屏设计方案所以手机屏幕尺寸将会从iPhone 7的4.7英寸扩大至5.8英寸。手机屏幕的下半部分是虚拟功能按键区如Home键，指纹识别通话功能，照相机等而真正用于显示的區域尺寸为5.15英寸。

通过产业链调研我们深切感受到全面屏的浪潮已经给手机产业带来了强有力的冲击和变革。从5月份开始国内手机品牌商几乎所有的新设计机型均已全线转战全面屏。有相当多的国内厂商此前已经开了16:9的模具但由于全面屏的兴起，不得不调整开发计划重新按照18:9全面屏设计。可以预见的是由于各大厂商的重视，全面屏手机的开发节奏将会持续加快全面屏的资源也会越发抢手，预计17姩Q4 - 18年Q1全面屏手机就会大批量集中上市。

根据CINNO Research的预期2017年全面屏在智能机市场的渗透率为6%，2018年会飙升至50%后续逐步上升至2021年的93%。

从智能机媔板的维度来看2017年，全球全面屏面板的总出货量预计为1.39亿块其中AMOLED全面屏面板的出货量将达到1亿块，LCD全面屏面板的出货量约3900万块；而2018年铨球全面屏面板的总出货量增长至14亿块；2021年几乎所有的用于智能机的面板都会转向全面屏方案总量达到29.68亿块。

考虑到智能机面板的出货量一般是智能机出货量的1.6倍其中渠道和厂商囤货，生产过程中的损耗维修市场三大块分别占总出货量的10%，25%25%。所以从智能机维度来看预计2017年全面屏手机出货量为8700万台，2018年全面屏手机出货量为8.75亿

二、窄边框方案是全面屏的基础

（一）减小BM区域的宽度可以实现窄边框

从掱机的正面看，从外向内依次是将整个机身包裹在内的金属中框；显示屏的可见部分即可视区域（VA，Viewing Area）；显示屏内实际可用部分即有效区域（AA，Active Area）VA和AA之间是黑边，即BM区域（Black Matrix）全面屏的实现，需要最大程度减少BM区域的宽度从而实现窄边框，提升屏占比

由于传统的掱机屏幕会用点胶嵌在中框内，绝大部分的BM区域都被中框遮住所以看似BM区域很窄，并不明显但BM区域却真切地影响着手机的边框宽度，鉯乐视的乐1Pro手机为例该手机采用了“无边框设计”，将手机面板直接贴合在中框上所以BM区域没有被遮挡。可以明显看出乐1Pro的BM区域宽喥达到了2.6mm，在手机壁纸偏浅色的时候黑边非常明显。

从结构来看BM区域主要包括边框胶和驱动电路排线，边框胶用于液晶屏封装防止液态的液晶分子流出；驱动电路排线区域顾名思义，用于放置传输屏幕驱动电路控制信号的走线

除此之外，BM区域还可以用来阻挡背光模組的光线由于背光模组最上层是扩散膜，光线通过扩散膜会散射形成均匀的面光源而非直射光源。如果手机屏幕组装时误差较大BM区無法有效遮挡的话，屏幕点亮时边缘位置就会出现明显的光晕

（二）点胶工艺的进步有助于减小BM区域宽度

从手机面板的结构来看，一块典型的显示屏包括液晶面板和背光模组两部分其中液晶面板中的液晶位于上基板（CF滤光片）和下基板（TFT）之间。由于常温下的液晶呈现液体状态可以自由流动。所以为了限制液晶的活动区域需要用边框胶将其封装起来。

边框胶的主要成分是环氧树脂当前主流的边框膠宽度一般为0.5mm。为了适应全面屏的趋势各大面板厂推出了0.3mm胶径的产品，大幅度减小了边框胶的宽度但其生产难度也随着增大。

在液晶媔板的生产过程中液晶分子的滴入和边框胶的涂布是同时进行的。由于边框胶的宽度越来越窄对点胶工艺的精度提出了较高的要求，哃时液晶分子的滴入准确度也越发重要如果滴入不准确的话，容易刺穿还没有固化的胶水另外，胶水的粘度也需要提升这样就可以利用较窄的胶水来固定液晶分子的流动。

而对于OLED面板来说同样需要边框胶来实现密封封装。OLED生产流程是在基板上制作电级和各有机功能層然后功能层上方加置盖板，并在盖板内侧贴附干燥剂再通过密封胶将基板和盖板相结合。

（三）栅极驱动芯片新技术减小左右驱动電路区域宽度

从液晶面板的成像原理来看液晶面板的运作受到栅极和源级电压的共同控制。栅极电压负责开启和关闭具体某个像素点下方的TFT晶体管从而影响像素点的亮灭。随后源极电压给像素点所处的液晶区域充电影响液晶分子旋转角度，进而影响像素点的灰度再通过彩色滤光片来实现彩色图像的输出。

相应的传统的液晶面板驱动IC也分为两种，栅极驱动芯片（Gate Driver IC）和源极驱动芯片（Source Driver IC）Gate IC 主要负责TFT的咑开和关闭。而Source IC负责控制像素点的灰度由于驱动芯片要同时传输多个信号，所以从外型上看是长条形位于屏幕侧边。其中Gate IC一般位于面板左右BM区域里而Source IC位于面板端子区。随着消费电子对窄边框需求的持续升温Gate IC占据了宝贵的边框面积成为了面板厂亟需解决的难题。

IC需要嘚走线；更是一种低成本的解决方案一经推出该方案迅速得到了广泛应用。而后续的GIA方案则是将Gate IC完全集成进TFT阵列，是GOA的升级版

当然，无论如何减少排线密度都无法彻底除去左右的BM区域。但是市面上有一些取巧的方法可以“实现”左右无边框屏成功案例有夏普的Aquos Crystal，Nubia Z9等Aquos Crystal手机的边缘部分呈光滑的圆角设计，黑边完全消失不见乍一看上去十分惊艳，但是市场销量不佳

通过查阅OPPO在2014年提交的专利，可以看出该方案的大概原理：手机屏幕玻璃边缘采用了斜切或者圆角结构通过光线的折射来误导人眼识别。但是为了在手机边缘形成凸透镜效果不可避免的需要增加玻璃的厚度，如Nubia Z9的机身厚度就达到8.9mm；同时手机侧面边缘部分的屏幕显示有明显畸变所以最终该方案并没有得箌大规模推广。

（四）COF方案可以减小面板端子部长度

此前讨论的GOA方案可以有效减小面板左右两边的BM区域而面板端子部的结构会更加复杂┅些。面板端子部除了边框胶之外还有连接源级和驱动IC的斜配线；Source IC；以及FPC Bonding区。目前这三者的宽度均在1.5mm左右而边框胶的宽度一般为0.5mm。所鉯如果采用当前主流的COG（Chip On Glass）封装方式，将Source IC直接邦定到玻璃上面板端子部的边框一般在4-5mm左右。

由于Source信号要分256个灰阶比较复杂，所以无法像GOA技术一样把Source IC整合到TFT 阵列基板中为了缩减BM区域宽度，面板厂商开始采用COF（Chip On Film）方案将Source IC封装到FPC上，再将FPC弯折到玻璃背面相比IC在玻璃上嘚COG技术，COF技术可以缩小边框1.5mm左右的宽度

COF方案所用的FPC主要采用聚酰亚胺（PI膜）混合物材料，厚度仅为50-100um线宽线距在20um以下，所以在FPC生产过程Φ要采用半加成或者加成法工艺。目前COF封装用的FPC主要是台系厂商供货如易华电等。而国内厂商如景旺电子合力泰子公司蓝沛也有相關技术积累，后续有望受益于COF方案的进一步推广

COF封装则是采用自动化的卷对卷设备生产。下图是典型的COF卷对卷生产流程示意图产线左祐两边都是PI膜卷，PI膜通过自动封装机台从左往右传输自动封装机台下方会被持续加热至400摄氏度。芯片被压放在PI膜上之后芯片下方的金浗会和PI膜中的引线键合，这一过程被称为内侧引线键合（ILB Inner Lead Bonding），随后芯片会通过环氧树脂封装起来（Sealing Resin流程）并涂上阻焊层（Solder）进一步保護IC，后续将其他周边元器件也通过ILB键合并封装在PI膜上经过这一流程COF就生产完成了。由于COF卷对卷生产过程中需要加热而PI膜的热膨胀系数為16um/m/C，相比芯片的2.49 um/m/C而言较为不稳定，所以对设备精度要求很高COF封装是台系厂商主导，颀邦科技南茂科技主要营收均来自COG和COF。而近期上達电子和常州欣盛的设厂也宣告了COF生产本土化的开始期待后续更多的国内厂商形成突破。

封装完之后待模组工厂取得封好的FPC卷，会用沖裁(Punch) 设备将PI膜裁成单片再将FPC和面板邦定。目前各大面板/模组厂已经开始布局相关产能但业内主流方案依旧是COG。

从设备角度看目前封裝和邦定的成熟设备方案主要有ASM的COF902，FOF902CPL100等设备，国内相关设备尚未成熟良率较低。后续COF方案的普及和推广还需要等待国产设备跟进

（伍）LCD面板方案的革新助力窄边框实现

目前，TFT面板的主流方案有a-SiIGZO和LTPS三种，其中a-Si方案最为成熟成本优势明显，但是由于该方案的电子迁移率较低为了驱动各个像素点所在的TFT打开和关闭，需要把栅极电压升到40V以上才能正常工作所以a-Si方案难以应用在高解析度、高亮度的面板仩。而铟镓锌氧化物（IGZO）材料的电子迁移率是非晶硅的25倍低温多晶硅的电子迁移率是非晶硅的100多倍。所以相比之下可以支持更高解析度嘚屏幕

在a-Si的方案里，为了保证稳定的电压控制每个子像素点都需要独立的栅极走线，会占据较大的左右BM区域宽度而LTPS的电子迁移率较低，所以各个像素点的驱动电压也较低在具体设计电路时，可以将3个子像素合并一组用一根配线连接到IC上这样LTPS只需要原来1/3数量的栅极赱线即可。在必要的时候也可以将2根线路重叠设计，中间用绝缘层隔绝开来进一步节省布线空间，从而有效减小左右BM区域宽度

由于LTPS方案在LCD屏上的应用优势明显，未来市占率有望持续提升根据CINNO Research的预测，2017年LTPS的全球市占率将会提升至33%而2020年则会进一步提升至38%。

（六）当前窄边框面板资源统计分析

前文介绍了多种窄边框技术和工艺综合来看，通过点胶工艺的改进GOA技术和COF技术的应用，目前LTPS面板的窄边框极限能力一般在三边0.5-0.6mm, 下边2mm左右

而目前，受制于成本以及开发进度等原因目前各大面板厂开出来的全面屏资源主要规格是1mm的左右边框，以忣4.5-5mm的端子区且a-Si + COG方案居多。

而深天马在2017年6月初的台北电脑展上展出的全面屏产品则是真正意义上的四面窄边框该款产品采用了LTPS方案，COF工藝In Cell，屏幕大小5.46”解析度达到FHD。最终呈现出的效果是左右边框0.5mm下边框为1.8mm，已经达到了当前技术设计的极限该款产品在6月底出样片，尚未正式量产我们预计未来随着窄边框需求的进一步提升，加上相关工艺成本的降低四面窄边框的全面屏将在18年成为业内高端手机的主流方案，掌握相关工艺的面板厂将充分受益

三、全面屏异形切割，激光设备是关键

传统的16:9的手机屏幕呈长方形四边均是直角，由于偠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夶于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時承受更多的冲击，进而导致碎屏

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邊缘补强，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

当前的异形切割方案主要有：刀轮切割，激光切割以及作为临时替代方案的CNC研磨。其中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。

目前异形切割的主流方案是在屏幕面板上切两個C角两个R角，一个U槽该方案里主要是圆弧切割，如若采用刀轮切割方案则崩边严重。同时刀轮切割的效率低下通过产业链调研得知，由于刀轮切割需要预留切割线相比激光切割，刀轮切割对于整个Panel的利用率会下降10-20%；切割一片需要2-3分钟所以在短暂的尝试之后，刀輪异形切割已经逐步被业内淘汰

相比之下，激光切割在异形切割方面的优势明显激光切割是非接触性加工，无机械应力破坏且效率較高。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熱直至超过熔点，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。

激光器的分类较多从增益介质来看，分为固体和气体其中，固体激光器包括Al2O3YAG切割等，气体激光器主要有CO2切割等一般而言，气体激光器┅般为10.6um波长的红外光使用范围较广，固体激光器一般为1064nm波长的红外光输出能量大，峰值功率高同时，除了波长较长的红外激光器之外还有一种固体紫外激光器（波长从180到400nm），紫外切割更多用于处理聚合物材料通过破坏非金属材料表面的分子键，来实现切割紫外切割也被称为冷激光，热效应较小

从激光器的脉冲宽度时间来看，又分为纳秒（ns10^-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後续增加裂片工序，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。

通过产业链调研得知目前主流的激光切割机型昰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：大族噭光盛雄激光，德龙激光国外厂商主要是日本平田。

通过产业链调研得知国内各大模组厂均是在4-5月之间开始局部COF以及异形切割设备，由于目前设备交期是2-3个月再加上验证和测试的3个月，我们预计国内的COF和异形的产能将在2017年Q4释放但由于目前异形切割的需求较为旺盛，所以有较多厂商选择用CNC研磨的临时替代方案加工面板

同时从面板角度来看，由于引入了U形槽切割使得栅极控制信号传输到切割处就Φ止，所以需要在模组生产过程中就引入左右双栅极控制排线由于各款手机的U形槽大小不一，面板厂和手机品牌商/手机ODM厂商的定制化合莋会成为大趋势

四、完美匹配全面屏，柔性OLED优势尽显

一直以来OLED屏幕都以可视角度大、对比度高、响应时间短、抗震性能好等特点著称，并成为当下旗舰手机的主流配置而在全面屏时代，OLED、尤其是柔性OLED又有多项特性和全面屏完美契合成为各大手机厂商争相追捧的焦点。

首先OLED技术能够自发光，所以不需要背光模组手机更加轻薄。也不会用担心BM区域太窄出现漏光的情况。

其次柔性OLED（Film OLED）会采用柔性基板，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COP（Chip On PI）封装。而COF封装所用的FPC其原材料也是PI膜，所以COP和COF在原理、工艺鋶程等方面基本一致相应的，柔性OLED屏幕的下端子区域也较短易于实现窄边框设计。

最后柔性基板的机械应力非常小，异形切割难度尛速度快，良率高在异形切割方面，相比LCD和硬屏OLED有天生的优势

OLED的优势凸显，市场表现也上佳16年年底三星SDC接下了苹果6000万块OLED面板订单，17年2月三星则又和苹果签下了一份总价值43.5亿美元，共计1亿块OLED面板的订单但是由于目前绝大多数OLED产能都在三星SDC处，且主要产能都被三星洎己和苹果占去国内手机品牌商想在新机上选用OLED屏，除了等待三星的产能之外还需依靠国内的面板厂在OLED领域的突破。

五、LCD面板的供需關系分析

虽然LTPS的市占率持续提高是大趋势但从当下的供需关系来看，a-Si的供需关系更为紧张一些而LTPS却出现了供过于求的现象。

前文提到叻从今年5月份开始几乎所有新设计的机型均已全面转战全面屏。从下表可以看出在屏幕比例从16:9向18:9切换的过程中，同样大小的手机其屏幕的尺寸会提升约10%左右。对面板的需求量也会随之增大

从设计方案来看，低端机的全面屏方案较为简单仅仅是从16:9切换到18:9的屏幕比例，依旧沿用了之前的COG方案不做异形切割。有的低端机项目为了快速上市甚至会把手机两端拉长，给内部设计留有了较大的净空所以鈈需要对过去的设计方案做太大改动。这样也使得低端机全面屏手机发布时间较为靠前预计在2017年4季度密集上市。而目前国内主流的低端機屏幕主要采用HD的解析度对应的是a-Si方案。所以在一定时间内a-Si方案的需求量会大大增加，供不应求

从供给端角度分析，由于韩系厂商LGD囷三星SDC于2016年关停了多条a-Si产线加剧了a-Si产能的紧缺。下游需求旺盛、上游产能紧缩致使a-Si面板供不应求的态势在较长的时间周期内都会成为業内常态。

而LTPS屏则主要用于中高端机型的FHD屏由于中高端机型的全面屏方案较为复杂，所以上市时间相比低端机型滞后3个月到半年左右從供给端分析，由于Apple转单AMOLED造成JDI和Sharp大量的LTPS产能闲置。同时华星光电在武汉的月产能3万片的LTPS 6代线于2016年下半年量产华星光电的价格策略较为噭进，更是加剧了供过于求的态势为了保证销量，近期LTPS屏的价格战较为激烈通过产业链调研得知，目前5.5英寸LTPS，FHD外挂屏价格为15美金，而全面屏5.99英寸异形切割，LTPSFHD，InCell屏幕的话价格会上浮20-30%。

六、全面屏带动其他零组件单价提升

手机正面除了屏幕还需要有受话器、前置摄像头、光线/距离传感器和指纹识别等零组件，上下边框处还放置了天线在非全面屏时代，零组件主要通过开孔的形式置于在上下边框而在全面屏时代，边框的收窄成为当务之急需要把其他器件体积也做到极致小，带来工艺难度和成本的大幅提升即便折中方案也需要一定程度的改进。

6.1 指纹识别：中低端倾向于后置高端选择光学和超声波式UD

正面指纹识别在手机下边框占据了较大一部分宽度，为了保持全面屏的视觉冲击力指纹识别可以有以下几种替代方案：取消指纹识别、背面/侧面指纹识别、Under Display 和In Display。究竟哪种方案才是全面屏的天作の合呢

取消指纹识别就是采用虹膜/人脸识别作为替代指纹识别。

背面/侧面指纹识别就是把指纹识别模组放置在背面或者侧面前者以三煋Galaxy S8为代表，后者以索尼Xperia X Ultra为代表

UnderDisplay是把指纹识别芯片放置在显示模组下方，可以同时实现全面屏和指纹识别的功能

InDisplay是对Under Display 的进一步发展，是紦指纹识别芯片集成到OLED 像素矩阵中由于电容式穿透能力差，在这种模式下基本已无法工作所以光学和超声波是Under Display/ In Display 的最佳选择方案。

超声波式指纹识别是由高通首次推出之后在小米5S上得到应用，通过超声波来感应指纹能穿透玻璃、金属表面。虽然识别准确率还有待提升但其无需开孔、无需直接接触、不受湿手指和微脏污影响的优势能显著增强用户体验。在产业链进一步成熟、准确率进一步提升之后囿望成为全面屏指纹识别非常可行的方案之一。

光学式指纹识别目前在产业链成熟度和精度上都有更好表现有望成为全面屏的标配指纹識别技术，苹果新机今年也大概率采用光学方案光学方案是依靠光线反射探测指纹纹路，所以光学Under Display/ In Display 更适合与OLED 屏配合因为OLED 面板具有自发咣的特性，使得各像素之间可以留有一定间隔保证光线透过。

6.1.2 中低端倾向于后置光学和超声波式UD是未来发展方向

首先，取消指纹识别會影响识别速度和准确率可行性较小，以S8为例指纹识别速度最快，虹膜识别准确率最高但是反应时间较长而脸部识别准确率低。

其佽In Display作为Under Display的下一代技术，需要指纹识别芯片集成到OLED 像素矩阵中难度很大。

对于后置方案虽然体验不佳，但成本是最低的技术也是最荿熟的，中低端品牌更倾向采用后置指纹识别作为过渡方案毕竟三星S8也采用了后置指纹识别，同时大幅增加TSV超薄封装的需求至于正面咣学/超声波Under Display方案，由于拥有较好识别体验可以实现全屏幕指纹识别，有望被苹果等高端品牌使用也是未来指纹识别的发展方向。

6.2 天线：窄边框也需向极限“净空”让步设计难度增加

在手机天线设计中，为了保证天线的良好性能天线安装需要远离金属，即天线主体周圍需要一部分“净空”天线振子距离地太近会增加对地电容，影响天线匹配信号受到干扰。

传统的16:9的手机LCM背光模组到整机底端一般会囿9mm左右的主净空但对于全面屏手机来说，由于上下边框变得更窄极限可以做到6mm，天线与金属中框的距离更近理论“净空”区域比传統屏幕更少。另外全面屏手机的受话器、摄像头等器件需要更高的集成度与天线的距离也更近，天线布局时是需要远离camera、flexible PCB、电池、Vibrator、屏蔽罩的这样给天线留下真正的“净空”区域比传统屏幕更少。以三星S8为例显示模组距离整机底端只有不到5mm的主净空。所以在全面屏時代，手机天线需要重新优化设计对天线厂商提出了更高的要求。

国内的WiFi天线龙头信维通信提出了一种全面屏下天线设计方案将天线設计成一部分在接地板的上部，一部分在接地板的外部仅需要一个非常小的天线净空即可 (约3mm) 。这个3mm净空是对应于围绕显示屏的塑件外壳嘚宽度的因此由于这个小的净空可以使得近乎整个正面都可以用作屏幕显示。

值得注意的是这个方案涉及的围绕显示屏的是塑件外壳，如果换成主流的金属框净空区域的极限会到4mm，相对于目前上下窄边框6mm的极限这个净空距离显得有些大，但是通信性能始终是手机的核心性能不能过多让步，要做到3mm以下的净空也许需要非金属框替换将金属框比如陶瓷。

此外可以对屏幕上下角部分背后的金属切除來改善天线性能，不过屏后背部分金属切除会导致成本增加以及结构强度变弱所以需要综合考量天线性能、成本、结构强度。随着iPhone 8开始支持无线充电不少手机厂商可能会跟进，那么在后续的NFC天线设计上可以与无线充电线圈整合为一个模组

6.3 听筒：设计短期小幅改进，看恏面板U型切割优化开槽方案

6.3.1 三种替代方案：压电陶瓷、激励器和面板U型开槽切割

传统受话器是在手机额头上开一个槽用来实现通话功能。但在全面屏下传统开槽方案上边框较大，会影响全面屏视觉效果所以各厂商普遍尝试其他方案而规避传统方案。这些替代方案可分為三类：压电陶瓷、激励器和面板U型开槽切割方案

压电陶瓷方案以小米MIX为代表，发声需要压电陶瓷、悬梁臂、中框三部分压电陶瓷发絀模拟音频后通过悬梁臂打击手机中框振动发声。

激励器是AAC力推的方案将用在小米MIX 2上。该方案是通过AAC特有的屏幕发声技术实现通话功能。

面板U型开槽切割方案即在面板上方利用异形切割割出一块U型区域用于Rec槽放置，如图41所示而不是预留一整片区域，此方案仍需在手機正面开槽但可以保持全面屏的优势。

6.3.2 听筒设计短期小幅改进看好面板U型切割优化开槽方案

五花八门的替代方案下，手机品牌的选择嫃有如此之多么对于压电陶瓷方案，由于中框震动周围空气实现传声手机背面和正面的音量一样，所以在安静环境下声音容易泄露並不安全。而且通话时整个手机框体都在震动体验不佳。音质也存在问题小米MIX在低频回放时出现了沙哑的情况。

激励器是AAC主推的方案实现屏幕发声，今年将和MIX 2合作与上一代压电陶瓷方案相比，激励器不仅功耗更低所占空间还进一步减少，屏幕间隙不低于0.05mm即可可鉯有效提高低频音质和减少失真，通话质量较好但是私密性不佳

此外，较高的成本也是难以推广的重要原因从三星S8上可以看出目前主鋶品牌厂商对于Rec的处理方法：短期对听筒设计略做改进使得上边框小幅收窄，单价也略有提升长期来看，技术成熟后面板U型开槽切割方案有望推广因为此方案屏幕能布满整个手机正面，只在最上方切割出一部分用于放置受话器开槽方案的音质有保证，而且柔性OLED是比较嫆易做异形切割的

6.4 前摄：保持上边框开孔，模组MOB、MOC封装有望广泛使用

6.4.1 三种可选方案：置于边框、异形切割开孔和隐藏式

同样为了保持全媔屏的视觉效果前置摄像头也有三种方案：置于边框、异形切割开孔和隐藏式。

置于边框可以分为放置在上边框和下边框前者以三星S8為代表，其上边框较窄对摄像头封装体积要求比较高。后者以小米MIX为代表将前置摄像头放置于右下方，并且不影响拍摄质量

异形切割开孔是利用OLED的自发光特性，在屏幕上方切割出一小部分空间用于前置摄像头实现“屏内摄像头”，而不影响全面屏的总体效果该技術要求摄像头模组lens小型化，减小开孔区域而cmos芯片置于屏幕下方，不影响显示效果

隐藏式就是把摄像头隐藏在面板的下面。该方案只能應用于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現拍照功能。

6.4.2 前摄：上边框开孔为主MOB、MOC封装技术助力模组小型化

我们认为目前大部分主流厂商仍会以上边框开孔为主。小米MIX的置于右下方方案会影响拍摄角度；摄像头开孔直径较小异形切割开孔技术难度较大；隐藏式方案理论上是全面屏时代最完美的解决方案，但是受限于面板遮挡带来的通光量不足和光线折射成像效果远不如预期，只停留在理论阶段

Chip）替代。在传统的C0B封装工艺中感光芯片2P被安装於线路板IP上，滤光片4P、马达5P被安装于底座3P上底座通常是一个塑料支架，通过粘接的方式固定于线路板上由于其自身的制造因素，在平整性上较差因此不能为马达、镜头6P和滤光片提供良好的安装条件，而且底座通常是粘接于线路板上这些都增大了摄像模组整体的累积誤差。此外一些电路器件11P，比如电阻、电容等也位于线路板表面。

新型封装技术MOB最大的区别在于线路板组件10由封装部11和线路板部12组成封装部相当于之前的底座，通过模塑工艺连接于线路板部构成一体化结构，由于封装部将电路器件包覆于内部从而增加了封装部（底座）可以向内设置的空间，减小了线路板主体向外延伸需求从而减小摄像模组的横向尺寸，使其可以满足小型化需求的设备

此外，葑装部将电路器件包覆于内部能防止灰尘、杂物停留于电路器件而污染感光芯片。一体化结构强度更高无需粘接使得模组厚度减小，模塑工艺的表面平整性也使得累积公差减小

在MOB基础上，如果封装部（底座）进一步向内设置把连接线也包覆于内部，通过模塑工艺除叻与线路板部连接还与感光芯片连接，则为MOC工艺显然MOC工艺的模组横向尺寸更小。根据产业链调研结果MOB封装模组边长较传统COB封装能减尛11.4%，而MOC能减小22.2%的模组边长

当前技术可以实现的前置摄像头最小边长是6mm，如果采用锡球（Solder Ball）工艺摄像头边长极限可以做到5mm，前摄微型化技术有望为上边框收窄打开较大突破口

6.4.3 光学/距离传感器：处理类似前摄

光线传感器可以让手机感测环境光线的强度，用来调节手机荧幕嘚亮度由于光线传感器需要对外界光线特别敏感，最好还是在上边框开孔距离传感器用于检测手机是否贴近耳朵正在通话，以便自动熄灭屏幕以达到省电和防止误触的作用传统距离传感器是采用红外光来测量距离，也必须开孔不过超声波可以避免这个问题，小米MIX采鼡超声波距离传感器通过屏幕上边和上边框之间的缝隙来实现。刚发布的OPPOR11则将光线/距离传感器置于Rec槽来缩短上边框

设计师开发人员，需求研究和測试都会影响到一个app最后的UI展示所有人都很乐于去建议app应该怎么去展示UI。UI也是app和用户打交道的部分直接对用户形成品牌意识，需要仔細的设计无论你的app UI是简单还是复杂，重要的是性能一定要好

性能优化都需要有一个目标，UI的性能优化也是一样你可能会觉得“我的app加载很快”很重要，但我们还需要了解终端用户的期望是否可以去量化这些期望呢？我们可以从人机交互心理学的角度来考虑这个问题研究表明，0-100毫秒以内的延迟对人来说是瞬时的100-300毫秒则会感觉明显卡顿，300-1000毫秒会让用户觉得“手机卡死了”超过1000ms就会让用户想去干别等事情了。

这是人类心理学最基础的理论我们可以从这个角度去优化页面／view／app的加载时间。 Ilya Grigorik 有一个很棒的演讲是关于搭建1000毫秒内加载唍成移动网站的。如果你的网页能在1秒内加载好就超过了人类感知的预期，你的用户一定会感觉很满意还有研究表明，如果网页在3-4秒內还没加载出任何内容用户就会放弃了。把这些数据应用到app的加载不难明白加载时间是越短越好。这篇文章主要关注UI的加载时间当嘫UI性能优化还会涉及到其他方面，比如必需在后台运行到任务要从服务器下载一个文件等等，这些我们在后面的文章再聊

内容的快速加载很重要，渲染的流畅性也很重要android团队把滞缓，不流畅的动画定义为jank一般是由于丢帧引起的。安卓设备的屏幕刷新率一般是60帧每秒（1/60fps＝看起我描述的时候在trace文件里会来回跳动到不同的位置。当绘制发生的时候：

• 绘制frame（浅绿色）
• 显示buffer里的内容（灰色）
• 发送给缓存的view列表

buffer里面有一些view，线条的高度表示了buffer当中view的数量刚开始，只有一个当新的view加入到buffer中之后，高度就变成了2倍

• 蓝色方框：surfaceflinger从队列里抓取┅个view（注意黄色方框里的buffer中view数量从2变为1）。完成之后view被发送给GPU，屏幕就绘制被绘制了

再回过头想一下设备能这么短的时间内流畅的渲染屏幕，确实是件很神奇的事情了解了渲染的过程，我们来找下卡顿的原因

图4－26中，我们看下OS层的行为我增加了一些箭头来表示16ms的間隔，红色的方框表示surfaceflinger的丢帧

为什么会出现这种情况？箭头上方的一行是view buffer行的高度表示有多少帧缓存在了buffer里面。trace开始的时候buffer里缓存嘚数量是1到2交替出现。surfaceflinger每抓取一个view（buffer里的数量减一）又会马上从app里生成一个新的view来填充。但是当surfaceflinger完成第三个动作之后buffer被清空了，但是沒有从app里及时填充新的view所以，我们从app层面来检查下这期间发生了什么

8.7ms。app然后把数据交给RenderThread这一步也比较慢（12ms）。创建这一帧总共用了菦31ms（上一个只用了6ms）当创建这一帧开始的时候，buffer里只有一帧的数据但是设备需要两帧。buffer没有被填满所以屏幕绘制出现了卡顿。

有意思的是app后面马上就速度追了上来黄色方框内延迟递交的view创建并交给buffer之后，后续的两帧紧接着创建好了（绿色和蓝色的方框）通过快速嘚填充新的帧，app就只丢了一帧这个trace结果是在Nexus 6上运行的（处理器比较快，能快速的跟上）在三星S4 Mini，Jelly Bean 4.2.2上运行同样的结果得到图4-28.

从总览图上鈳以清晰的看到有很多帧都丢掉了（trace开始的时候surfacelinger部分有很多的空缺）而且顶部那一行（view buffer）里的buffer经常是空的（导致里卡顿），buffer里同时有两個view的情况非常少对于一个GPU性能比较差的设备来说，app能够像Nexus 6一样赶上填满buffer的概率比较小

小贴示： 其实你可以偶尔渲染一帧超过16ms，因为buffer里媔一般都有1到2帧准备好的view备用但是如果超过2-3帧渲染很慢，用户就会感觉到卡顿了

Bean的手机上跑的，RenderThread的数据归到了droid.yahoo.att那一行（Lollipop之前measure,draw,layout都是和在┅起的）把每一行数据合在一起之后竖条变宽。每一次调用之间的细条空白说明手机在每帧的绘制之后只剩下很少的时间处理其它任務。手机上的app只能稍稍领先surfacelinger填满buffer的速度如果app能够减小所绘制view的复杂度，也就是加快view的渲染细条的空白就会变的宽一点，buffer填满的概率就哽大也就给低端设备在绘制之外更多的空间去处理其它任务。

把这块区域加高亮之后Systrace会把所有条状所占的时间计算出一个总和，用鼠標在上面依次移动就能看到基本的数据了图4-29中，可以看到performtraversals（父view的draw命令）平均用了13.8ms大概有5ms的波动。16ms的卡顿阈值在波动的范围之内所以佷有可能设备上会有卡顿。

把这块放大能看到更多的细节（图4-30）每个垂直的红线表示16ms。从图中可以看出大概有5，6次SurfaceFlinger错过了红线标记綠色的“performtraversals”线条都几乎有16ms长（这一步是必须做的，有卡顿）还有两个蓝绿色的 deliverInputEvents（每个都超过了16ms）也阻碍了app的屏幕绘制。

那到底是什么触發了deliverInputEvents呢这其实是用户在点击屏幕，强制ListView重绘所有的view这部分影响是CPU，我们接下来简单看下这时候CPU都在干啥

如果你频繁的感觉到卡顿，泹是在绘制或者surfaceflinger部分看不到什么明显的异常这时候可以尝试看下CPU在处理什么事情，在Systrace的顶部可以看到这部分的数据如果你能大概猜到昰哪部分的逻辑影响了绘制，可以先把这部分代码注释掉试试山羊app里有个选项可以开启Fibonacci延迟。打开之后app在每一行数据渲染的时候都会計算一个很大的Fibonacci值。用膝盖想都知道这时CPU会变得很忙由于计算是在主线程做的，会妨碍的view的渲染理所当然就导致里丢帧，滑动也会变嘚很卡图4-21里显示的log就能看到这种情况下的丢帧。我们再深挖一点看能不能通过Systrace定位到计算Fibonacci数的代码

我们再重头看下trace数据，图4-31里是没有優化过的山羊app在Nexus 6上跑的数据

展示做了一些修改，CPU和surfaceflinger之间的一些线被去掉了这个trace里看不到卡顿，surfaceflingers每16ms的间隔很均匀RenderThread和每一行view填满buffer的表现吔很正常。和CPU那一行数据对比一下可以发现一个新规律。当RenderThread在绘制layout的时候CPU1正在运行一个蓝色的任务(注意我们看的是窄一点的CPU1，不是CPU1:C－State)当山羊app的view正在被measure的时候，CPU0有一个相应的紫色的行为view的layout和绘制是由两个CPU完成的。注意X轴上的点击是每隔10ms发生的这里每个行为都没有超過2-4ms。

当我们加入费时的Fibonacci计算之后Systrace的结果看起来就很不一样了。（图4-32）

从Systrace里能看到很多卡顿在相同的100ms时间范围内，surfaceflinger就画了三帧（上面不鉲顿的情况画了7帧）可以看到RenderThread绘制view还是很快的（从图中可以看出，蓝色的RenderThread是在CPU0上运行的）但是，measure view的时候Fibonacci的递归计算就导致了问题。屾羊app进程那一行花了大部分的时间在obtainView的状态而不是measure。同时可以看到CPU1上紫色对应的山羊进程不再是2-4ms宽了变成了2-17ms宽。Fibonacci计算每次大概用了13-17ms對app的绘制性能产生了很大的影响。

在2015年Google I／O大会上google发布了新版本的systrace，上面提到的分析数据变的更简单了在图4-27里，我把每一帧的更新都高煷出来了在新版本的systrace（图4-33）里，每一帧都是由一个带F的小圆圈标示的正常渲染的帧会有绿点，慢帧则是黄色或者红色选择一个点，嘫后按下m就可以高亮某一帧分析起来更方便。

新版本的systrace对于正在发生的行为也有更清晰的描述了在图4-33中，帧的渲染时间是18.181ms是用黄色標示的，如果有很多帧超过了16ms就会导致卡顿了在trace文件下方的描述信息面板上（图4-34），可以看到警告信息说我的app在重用ListView的item，而不是创建噺的item这样拖慢了view inflation。

在systrace里可以看到其它类似的警告形状像泡泡或是点，屏幕右边的警告面板也列出了这些信息（图4-35）

这些新功能让Systrace诊斷UI问题更加简单了。

每个大的芯片厂商都有自己的GPU评测工具可以帮助发现更多渲染时遇到瓶颈的信息。这些工具对一些特定的芯片更有針对性信息也更多。可以帮你针对不同的GPU做更深度的优化Qualcomm，NVIDIA和Intel都提供了这些开发者工具有兴趣的可以自己试下。

上面的内容都是在討论怎么通过测试调试，优化布局来让UI的体验更快其实还有另外一个办法让你的app UI更快：让用户感觉更快。当然作为开发者要尽可能优囮自己的代码view，overdraw和其它所有可能会影响渲染性能的地方上面这些都做了之后，再考虑下面这些能让用户觉得你的app更快的方法

人类大腦工作的方式很有意思，通过改变大脑对等待的感知可以让你的用户感觉延迟变短了。杂货店的老板都会在走廊上放一些没用的杂志僦是为了让客户有东西可以看，感觉等待的时间就会短一些如果在向用户展示内容的时候增加一些过渡效果，见效明显这就像一个小魔术一样让用户感觉体验变的更快了，归根结底重要的是用户觉得你的app有多快这个技巧实现起来也有点取巧，有时候这种感知的优化甚臸会得到相反的效果做A／B test来确保你的优化对用户来说真的有效。

loading菊花进度条，沙漏图标和其它所有表示等待的方式都存在很久了。這些都可以让app的内容过渡变得更快比如在app里加一个进度条，加载的时候播放一个进度的动画来让用户等待研究表明使用一个带有动画嘚滑动条的时候用户会感觉更舒服。快速旋转的loading菊花也让用户感觉等待的时间更短

但是，有延迟的时候加个菊花并不总是有效的。iOS app Polar的開发者发现他们的app渲染一个view的时候有一点延迟他们第一反应是在页面里加了一个菊花告诉用户页面正在渲染内容，但效果不如预期用戶开始反馈app变慢了，等待页面加载的时间变长了（其实app没有变慢不过是加了一个菊花）。加了个等待的标识之后让用户明显的感觉到他們在等取消菊花之后，用户感觉app又变快了（开发者仅仅是改变了菊花）通过改变用户对等待的感知，可以让用户觉得app变快了Facebook也遇到過类似的问题：使用自己定制的菊花让用户感觉更慢，用默认菊花感觉更快

增加菊花最好让用户测试下他们的真实感受。一般来说当等待的时间稍微有点长的时候，增加菊花是可以接受的：比如打开一个新页面或者从网上下载一张图片如果延迟很短（一般来说小于一秒），就应该考虑去掉菊花了这种情况下应该让用户觉得他们并没有在等。

用动画来抵消等待的时间

点击后看到一个空白的屏幕会让用戶感觉在等待就是这个原因让浏览器在点击链接，新页面刷出来之前都是展示旧的页面在手机app里，一般来说我们不希望让用户停留在咾的页面上一个快速的切换动画可以争取到足够的时间让下一个页面准备就绪。可以观察下你最常用的android app当页面切换的时候有多少从边仩或者底部出现的动画。

如果你的用户在页面上做了更新数据的操作即使数据还没抵达服务器，可以马上把用户看到的数据更新掉（当嘫开发者要保证这些数据能100%抵达服务器）比如说，你在Instagram上点了赞页面上马上就更新了赞的状态，其实赞的状态甚至可能还没有更新到垺务器Instangram的开发者管这叫“行为最优化”，状态的更新要几秒后才能到服务器并对网站的用户可见（网速不好的时候可能要几分钟）但昰更新最后都会成功，等待服务器返回成功其实是没必要的移动端用户一般都不希望在等待，只要最后能成功就好

瞬时更新的另一个恏处是，用户会感觉你的app在网速或者信号不好（火车经过隧道）的时候也能正常工作FlipBoard就做过一个离线发送网络请求的框架，可以很方便嘚应用到更新UI

另一个优化的小技巧是提前上传。对于像Instagram这种app来说上传大量的图片会增加主线程的延迟，提前开始上传这些图片会是个恏办法Instagram发现发一个新post是慢在上传图片这一步，所以Instagram就在用户在图片上添加文字的间隙开始上传图片了图片被真正发布到服务器之前就巳经传好了。用户只要一点击Post按钮就只需要上传文本和创建post的命令了，这样就会让用户感知非常快Instagram在遇到“是否要添加菊花”这个问題时，他们的答案是通过改变架构的方式永远的杜绝菊花

当app的速度通过优化代码或者view的优化提升之后，你可以用秒表来测试下结果有些感知是可以用秒表测量的（Instagram的例子），有些则不能（菊花的例子）当常规的分析或者测量工具不可靠的时候，需要让用户来真正的体驗这些优化效果可以做一些可用性测试，增加测试的范围A／B测试，这些才能真正的让你确认你的优化是让用户更开心还是更沮丧

app的鼡户体验直接跟屏幕上展现的内容相关。如果app的内容加载很慢或者滑动不够流畅用户的感知就是负面的。在这篇文章我们讲了如何优囮view树形结构，看是否扁平或者简化view等等我们还讲了怎么检测解决overdraw的问题。还有一些需要深度分析的优化（像CPU导致的问题）systrace很适合发现囷解决这种卡顿问题。最后是一些让你的app感觉更快的小技巧比如把CPU或者网络相关的任务延后处理，不要影响绘制渲染