折叠屏是个技术活
折叠屏是个技术活
近来一系列折叠屏手机的发布,预示着折叠屏元年的到来:今年年初先是小米展示了自己的折叠屏原型机,2月20日三星发布了折叠手机Galaxy Fold,成为全球首台正式发布的折叠屏手机；此后,华为发布了折叠屏手机Mate X,OPPO也展示了自己的折叠屏原型机。那么折叠屏手机到底有什么神奇之处?这种手机将来会不会普及到人手一部呢?
本报记者 任志方
找到能够承受成千上万次弯曲的技术
若论手机的侧翻,算不上什么创新设计,早在诺基亚时代就是高端商务手机的常见形式之一,在大屏智能手机时代,还有厂商采用过双屏翻盖的模式。不过不同的是,当年的智能手机打开的部分一般是键盘,而非现在的屏幕,而且连接处的机械结构也是相对简单的转轴。
手机屏幕变大一直是近几年来的趋势,目前已很少有低于6英寸的显示屏了,而满天飞的全面屏已经是屏占比和便携性之间平衡的极限。对于竞争激烈的手机行业来说,如今最紧要的课题就是如何打破这种极限,在保证便携性的前提下为手机提供更多的显示面积。
于是,同时兼具外观设计、实用性和科技感于一身的折叠屏应运而生。然而,要把手机折叠起来并非易事。制造可折叠智能手机的关键是找到能够承受成千上万次弯曲、折叠和展开的技术。与普通手机相比,可折叠屏手机在操作系统、触控方案、盖板、OLED面板以及驱动、触控IC等方面也需要改变。例如,玻璃盖板需改为柔性透明材料,柔性OLED需变为可折叠OLED；而且为了保证可折叠屏手机的折叠性还需要增加铰链。
以布局折叠屏手机多年的韩国厂商为例。有统计显示,过去六年间韩国厂商申请的大多数专利都与可折叠面板的耐用性有关。数量最多的是铰链和封装技术,为86件；其次是展开后恢复面板的技术,为50件；感知用户在折叠时的触摸和盖板技术,分别是48件和22件。
从已发布的华为Mate X来看,其采取了四层结构设计,最上面一层是高分子材料的屏幕保护层,第二层是可弯曲的柔性屏幕,第三层是软胶支撑片,最下面一层是转轴。转轴的设计最关键,是一道集合了数学、物理学、材料学、工业设计等多门学科的综合题,几乎决定了折叠手机的成败。
解决机身折叠的方案主要是铰链技术
先看屏幕,如果使用刚性屏幕,或者说两块屏幕,那么手机厂商就需要尽可能减少屏幕边框带来的黑边,否则大屏幕带来的一体性和沉浸感将会大幅度降低,给人的感觉是在使用两个拼在一起的手机。这就决定了折叠屏只能是一块柔性屏幕,目前OLED屏幕技术相对成熟,已大规模应用在了全面屏手机上。OLED屏具有耐压、耐卷曲等特殊物理性质,而且比纸还薄。在2019年春节晚会深圳分会场的《青春畅想》节目中,这种柔性OLED屏就曾惊艳亮相,舞蹈演员穿着OLED屏制作的“柔衣”翩翩起舞。该套“柔衣”由32块大小约为8英寸的柔性屏组成,可以随时变换色彩与画面。
但这种材料要应用到折叠手机上,还有许多需要解决的问题。目前柔性屏产品可实现外折10万次的使用寿命,按每天折叠100次计算,至少可使用3年,这就对折叠屏薄膜封装技术提出了更高的要求。此外,还需要解决屏幕在折叠时受到的应力作用。这需要通过中性层设计来平衡应力,保证显示功能,这个设计是最难的。
目前,解决机身折叠的方案主要是铰链技术,通过铰链连接两块机身可实现向内折叠和向外折叠。三星GalaxyFold采用屏幕内折叠方案,通过铰链连接两块屏幕向内折叠,折叠状态下可以使用外侧的4.6英寸屏幕,展开后使用内侧的7.3英寸屏幕。
与Galaxy Fold内折设计不同,华为Mate X采用的是一种“鹰翼式”折叠设计。根据华为的描述,华为Mate X可折叠手机采用了创新柔性材质,可0-180度自由翻折,强韧牢靠,即便是折叠合上的时候也能紧密贴合,轻巧精致,展开时平坦自然,整机灵巧又稳固。Mate X这样的折叠式设计比三星Fold的折叠式设计更耐用,展开屏幕整体性更强。
虽然这种设计精巧,但对工艺却要求极高,要保证100多个元器件经受住超过10万次的折叠寿命,并做到平滑的屏幕展开效果,没有先进的材料和精巧的工业设计作为支撑将不可能实现。有研发人员指出,当前,由于铰链质量不稳定,价格比折叠屏更贵。据介绍,华为花了三年时间才解决超薄折叠铰链问题,最终实现摊开5.4mm的超薄厚度和完美的折叠效果。
用透明PI膜替代现有玻璃盖板
在盖板方面,可折叠屏手机盖板既要求具有可折叠性,又要保证不容易划伤。原来手机使用的玻璃盖板无法满足要求,现在手机厂商主要是用透明PI膜(聚酰亚胺薄膜)去替代现有玻璃盖板,透明PI膜本身具有良好的可折叠性,但是PI材料无法满足硬度要求,PI膜表面需要增加涂层来增强硬度。
不过,折叠屏盖板最终需要在耐用度和小折叠半径上做一个平衡和取舍,目前没有一种材料能做到两全其美,手机厂商可能会侧重耐用度。
在触控方案方面,目前,国内面板厂还是以柔性屏加COP(一种屏幕封装工艺)外挂触控薄膜方案为主。外挂触控层厚度可以做到10微米左右,虽然增加了屏幕的厚度,但是对可折叠屏显示效果影响不大。
以外挂式触控结构来看,最适合的是用纳米银线做触控。纳米银线材料有三个明显特征,分别是阻值低、导性能好；纳米线径对光线几乎没有阻碍,有很高的光线穿透率；纳米银线堆叠而成的网状导面,可以任意弯曲并承受各尺寸方向的拉伸形变,而不影响其导性能。基于其低阻值和高延展性两个特征,是制作曲面、可折叠触控屏的理想材料。此外,柔性In-cell也是未来的主要方向,即把触控极直接做在柔性封装层上,这种避免外挂的方式可将屏幕做得更薄。
手机供应链还跟不上折叠屏的量产需求
虽然一大堆折叠屏手机正在排队向我们涌来,但距离普通消费者还有一大段距离。有媒体就发现,在西班牙巴塞罗那世界移动通信大会展馆内,多数折叠手机都放在玻璃罩子中,不准观众触碰。三星的Galaxy Fold被厚厚的玻璃隔离开,华为的Mate X没有完全密封,但有专人看护。整个场馆内,只有柔宇一家提供了一部折叠手机可以上手体验。
就像联想集团董事长兼CEO杨元庆说的那样,目前的折叠屏手机都处于开发阶段,发布完了放在玻璃罩里,也不让人碰。价格也在2000美元以上,可以买好几个平板脑了。
此外,目前硬屏主板和无法折叠的池都在阻碍折叠屏的发展,现有的手机供应链也无法跟上折叠屏的量产需求。而安卓App对分屏、高分辨率、多信息处理上的优化也并不理想,现阶段折叠屏没有达到一个成熟商业化产品的价值。
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