智能手機窄邊框技術發展概述與COP工藝設計改善

摘" 要：該文針對智能手機等電子產品中全面屏極窄邊框技術的發展歷程和核心問題進行詳細的概括和探討，從而進一步尋找未來智能手機發展的突破點。從多個方面來進行論述，提出一系列設計和工藝上的改進與探索方法，首先從傳統的屏幕封裝方式入手，對比COG、COF、COP等模組工藝，又介紹現有工藝中的技術難題和提升方向，最后針對性地提出和總結針對柔性OLED屏幕的COP工藝設計提升的技術路徑和方案，特別是從彎折區金屬層疊應力設計優化、彎折區機械可靠性抗沖擊強度提升、無彎折半徑的全新工藝等方面提出設計解決方案，為極窄邊框顯示技術的發展指明方向。

關鍵詞：極窄邊框技術;顯示技術;Chip On PI（COP）;彎折區;應力設計;抗沖擊強度提升;無彎折半徑

中圖分類號：TN60" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）02-0167-04

Abstract： This article provides a detailed overview and discussion of the development process and core issues of the full-screen narrow-bezel technology in smartphones and other electronic products， in order to further identify breakthroughs for the future development of smartphones. The discussion is conducted from multiple aspects， and a series of design and process improvement and exploration methods are proposed. Firstly， starting from the traditional screen packaging method， the comparison of COG， COF， COP and other module processes is made. And then， the technical difficulties and improvement directions in existing processes are introduced. Finally， the technical path and solution for improving the COP process design for flexible OLED screens are proposed and summarized， especially from the aspects of bending area metal stacking stress design optimization， bending area mechanical reliability impact strength improvement， and new processes without bending radius. The design solutions are proposed for the development of extremely narrow frame display technology， which points out the direction for the development of this technology.

Keywords： extremely narrow frame technology; display technology; Chip On PI（COP）; bending area; stress design; impact resistance improvement; no bending radius

全面屏技術是智能手機近十年來發展的重要方向，對于各家手機制造商來說，全面屏技術是產品迭代中不可或缺的一環，隨著“全面屏”時代的來臨，大量的研發項目集中在如何提升手機的屏占比上，而窄邊框的設計是提高屏占比最直接的技術手段，在窄邊框技術中，底部的尺寸壓縮由于不僅涉及手機中框設計和整機工藝組裝，還受顯示屏幕模組的設計與工藝等制約，導致了底部邊框尺寸始終要比頂部和左右側邊更寬，其提升難度也最大，從研發歷程上看，底部邊框從傳統的COG、COF等模組工藝，演進到柔性OLED屏幕的COP工藝，已經大大壓縮了邊框尺寸，但是由此也帶來了COP工藝導致的一系列技術難題和良率下降問題[1]。本文將針對目前主流的COP工藝現有的技術問題進行深入探討研究，提出針對COP技術的創新改善方案，更進一步提升采用COP技術全面屏的質量與良率，尋找智能手機全面屏發展的突破點。

1" 窄邊框技術的發展歷程對比與現有工藝問題介紹

1.1" 屏幕的封裝技術——COG、COF、COP工藝的介紹與對比

傳統的COG（Chip On Glass）封裝技術，是將芯片Bonding（綁定）在玻璃背板上，驅動玻璃背板上的顯示單元發光。COG產品的結構示意圖如圖1所示，它有一塊LCD顯示屏加上IC及引線，采用各向異性導電膠（ACF）通過熱壓直接將IC綁定到LCD屏上。綁定后的整個模塊則還要通過柔性電路板（FPC）或金屬引腳與PCB板連接在一起。COF（Chip On Film）封裝技術，是將芯片Bonding（綁定）在FPC上，原本封裝在基板上的芯片便可以隨FPC向后翻折，底部空間得到提升。對于全面屏而言，基于COF的工藝相比于COG工藝可以進一步提升顯示面積。下邊框尺寸極限可以由3.4～3.5 mm縮減至2.3～2.5 mm，產品性能提升效果顯著[2-3]。COF的結構示意圖如圖2所示，通過將IC芯片Bonding（綁定）在FPC上，并把IC和FPC一并彎折到屏幕背面，縮減了一個IC厚度以及相關排線的距離，大約1.5 mm。盡管COF工藝技術已經為全面屏的發展貢獻了極大的力量，但是針對柔性OLED屏幕，還有一種更有優勢的技術——COP（Chip on Plastic/PI）封裝技術，這種技術則可以最大限度壓縮屏幕模組，利用柔性屏可以彎曲的特點，將屏幕的底邊彎曲，從而縮小邊框可以達到近乎無邊框的效果[4]。目前的主流手機品牌旗艦手機如榮耀Magic系列等均采用這種COP技術，使用維信諾等廠家柔性OLED屏幕并使用COP封裝工藝，因為其背板不是玻璃，而是可彎折的聚酰亞胺材料，柔韌性很好，組裝好之后直接把背板向后一折就可，這使得下邊框尺寸進一步縮小，COP封裝工藝的屏幕就能夠做到真正的底面極窄邊框[4]。圖1和圖2分別展示了3種工藝技術的邊框效果和截面結構示意圖，可以看到COP對于全面屏的極窄邊框提升是巨大的。

1.2" 柔性OLED屏幕特有的COP技術工藝問題介紹

COP（Chip on Plastic/PI）封裝技術盡管可以最大限度壓縮屏幕模組，縮小邊框達到近乎無邊框的效果。但是壓縮比率越高，隨之而來的也是更低的良品率，同時彎折部位的Panel Pad Bending區域相較FPC更為脆弱，受碰撞或擠壓等不可避免的機械沖擊場景的影響，顯示面板的Pad Bending彎折區很容易出現裂紋，導致異顯、亮線、觸摸失效等性能不良[5-6]。如圖3實例所示，彎折區的Data信號線路受損后，會導致屏幕出現貫穿式的豎向亮線。那么如何提升COP技術的工藝良率和產品抗沖擊可靠性，COP技術下一步的發展趨勢該怎么進行，就成為如今從業者們探討的核心問題。

2" 解決方案

本章節內容根據屏幕產業鏈技術發展的趨勢以及現有工藝問題，提出和總結了一些針對全面屏和COP工藝設計的技術路徑和方案，進行進一步的探討。主要從彎折區金屬層疊應力設計優化、彎折區抗沖擊強度提升、無彎折半徑的全新工藝等幾個方面來進行探討。

2.1" 彎折區金屬層疊應力設計優化

如圖4所示，這是目前主流的彎折區設計方式，主要分為：基底層203、第一有機樹脂層204和第二有機樹脂層206、金屬走線層205，其中第一、第二樹脂層分別覆蓋在金屬層上下表面用于保護金屬防止其氧化腐蝕，提升顯示器件的機械可靠性和環境可靠性。盡管這是目前主流的設計方式，但是在彎折的過程中，與顯示區域保持通信的金屬走線層由于承受較大的彎折應力，非常容易產生微裂紋甚至發生斷裂，進而影響屏幕的顯示效果，增加顯示器件的光學顯示失效幾率[7]。

因此，針對COP工藝優化的重點內容便是構建各種提升彎折區良率的設計方式，其中一個方向是在彎折區設計添加保護層，如圖5所示，A區域為新增保護層，保護層用于保護圖5中的金屬走線205，保護層的合理設置使得金屬走線能夠在彎折后更靠近應力中性層，降低金屬走線承受的應力，因此能夠降低金屬走線在彎折時因承受應力過大而發生斷裂的風險。保護層可以根據金屬層的厚度、COP模組的彎折半徑以及仿真模擬等的應力集中區域來進行材質和圖形化的設計和優化，從而達到最良好的保護效果。如圖5所示，在彎折區和臨近彎折區的通信線路下增加一層A區域金屬線路，一方面可以提升彎折區的韌性，另一方面也可以優化和釋放彎折過程中產生的應力集中現象。

2.2" 彎折區抗沖擊強度提升—PI填充彎折半徑

除了上述的從屏幕內部布局布線改善彎折區不良特性外，從屏幕的模組工藝入手，也有可以提升的方法，本小節介紹的是PI（聚酰亞胺）填充彎折區半徑，提升顯示器件抗沖擊強度的設計，通過圖3所示可以看到，彎折區出現裂紋很大一部分原因是與中框及其附屬填縫膠等干涉導致，尤其在機械可靠性測試中，手機處于動態位移狀態，彎折區的金屬線極容易受到擠壓而變形，如果一味增加COP弧頂與手機中框的間隙雖然可以避免二者碰撞的幾率，但是會增加窄邊框的寬度，無法實現極窄邊框的設計要求。從另一角度分析，如果增加圖6中的填充工藝用來填充彎折區，則可以極大提高Pad Bending彎折區的抗形變能力和動態位移時的耐擠壓穩定性，從而進一步降低顯示器件的失效比率。考慮到具體的實施工藝，例如可以采用先涂布低流動性的液態黏液材料，再進行彎折的動態步驟，最后對其進行固化。

2.3" 真正的無彎折半徑設計：雙面布線“爬墻”工藝

前面介紹了幾種提升顯示器件失效良率的技術方法，都是建立在存在彎折區基礎上的，而目前主流廠商的設計大趨勢都是優化工藝縮小彎折半徑的尺寸，從而獲得更高的屏占比和無邊框的視覺效果[8-9]。但是現有技術工藝路線存在技術上限，彎折半徑也不可能做到無限縮小還能保持金屬布線應力穩定和良率穩定。所以，必須開發一種全新的工藝路線來實現真正意義上的“0”彎折半徑，在剛性屏幕等玻璃基材料上，這方面的探索已經取得了巨大的進步，具體的技術路徑如圖7所示，將傳統的單面鍍膜曝光刻蝕版圖并Bonding FPC后彎折FPC的工藝改為雙面鍍膜工藝，并在側面進行走線“爬墻”工藝，然后在背面進行FPC與IC等驅動器件的Bonding，這種方式真正實現了極窄下邊框、無彎折半徑的需求。盡管這種工藝的優點非常巨大，但是實現這種技術的量產，對工藝、設備、良率的挑戰都非常巨大，一些低分辨率的顯示產品已經開始嘗試這種優點突出的工藝，但是高分辨率的手機屏幕想要實現這種工藝還存在著巨大的困難，如何克服這一道道技術難題是從業者們未來的使命和新的挑戰。

具體來說，圖8中示意了圖7截面設計中圓圈部位的放大圖，從圖8中可以看到，顯示面板的正面和背面均有鍍膜曝光刻蝕形成的金屬通信線路Pad，而雙面布線的核心在于正背面之間的金屬線路“爬墻”將兩面的金屬通信Pad連接起來，圖8中給出了一種最基本的設計示意，221為承載基板，在其上分別設置底部保護層220、通信功能層金屬布線219、頂部保護層218，這種設計方式直接規避了屏幕正面Bonding、柔性屏幕Bonding后進行彎折的工藝，真正做到了顯示模組“0”邊框、金屬布線“0”應力，可以從源頭上規避顯示屏橫豎亮線的顯示失效問題，是未來極窄邊框技術發展的一種方向和路徑，目前的低分辨率玻璃基LED大屏，剛性玻璃基OLED產品都已經開始探索這種工藝，雖然現在的工藝能力很難做到將這種設計應用于手機等高分辨率柔性OLED顯示器件上，但是相信隨著未來的工藝技術能力提升，這種設計的應用面一定會不斷拓展，進而會給全面屏極窄邊框技術的實現帶來顛覆性的進步。

3" 結束語

本文探討了智能手機等電子產品中全面屏極窄邊框技術的發展過程與當下面臨問題，從多個方面來進行了論述，提出了一系列設計和工藝上的改進與探索方式，首先從傳統的屏幕封裝方式入手，過渡引出COP工藝中的現有技術難題和提升方向，有針對性地提出和總結了針對全面屏和COP工藝設計的技術路徑和方案，特別是從彎折區金屬層疊應力設計優化、彎折區抗沖擊強度提升、無彎折半徑的全新工藝方面提供了設計解決方案，為極窄邊框顯示技術的發展指明了方向。

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[8] 陶煥，張明睿，雷詩云，等.柔性量子點復合薄膜及其電致發光器件的彎折性能[J].復合材料學報，2022，39（6）：2792-2800.

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第一作者簡介：李晨（1992-），男，碩士，助理工程師。研究方向為電子元器件與材料。

*通信作者：李陽（1998-），男。研究方向為計算機科學與技術。