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CES 又见折叠产品,研发一台有多难?

来源:《消费电子》杂志社 李强 1个月前

已经发布多时的三星 Galaxy Fold 和华为 Mate X,虽然产品已经不再新鲜。但在 CES 现场,大家对于这种类型的产品热度的保持,还是表现得很新鲜的。但在经历了以内折为代表的三星 Galaxy Fold 屏幕碎裂的滑铁卢后,内折和外折,两个原本并驾齐驱的折叠方案,在这一刻发生了一点变化,天秤开始倾向以华为 Mate X 为代表的内折这边。


CES 又见折叠产品,研发一台有多难?

CES 2020 现场,三星 Galaxy Fold 折叠手机

而今年除了关注原来的三星 Galaxy Fold 和华 Mate X 两款折叠屏手机外,联想也带来了 ThinkPad X1 Fold,也就是之前公布出来的笔记本原型机。还有,摩托罗拉的 Razr 折叠翻盖手机。


折叠屏售价、上市时间:

  • Galaxy Fold 售价 15999 元,2019 年 2 月 28 日发布

  • Mate X 售价 16999 元,2019 年 2 月 24 日发布

  • ThinkPad X1 Fold 售价 2499 美元,约合人民币 17356.5 元,2020 年 1 月 7 日 CES 展出并发布

  • Razr 售价 1499 美元,约合人民币 10411.1 元,2019 年 11 月 14 日


三星 Galaxy Fold

三星 Galaxy Fold 是消费者最早能够买到的一款折叠手机,将折叠屏展开后是一块 7.3 英寸的屏幕,分辨率为 1536 x 2152(4.2:3宽高比);合上则是使用背面的一块 4.7 英寸屏幕, 840 x 1960(宽高比为21:9)。官方宣称:Galaxy Fold可折叠次数为20万次,预计寿命 5 年。


CES 又见折叠产品,研发一台有多难?

CES 2020 现场,三星 Galaxy Fold 折叠手机

它的各项配备都是当时的顶级,即使到现在也完全不过时。


华为 Mate X

这台由华为研发的 5G 折叠屏手机,采用的是外折方案,展开后屏幕为 6.6 英寸,SoC 则是麒麟 980。


CES 又见折叠产品,研发一台有多难?

CES 2020 现场,华为 Mate X

虽然 Mate X 的各项表现都比较好,但产品虽然发布的时间比 Galaxy Fold 还早,去年拖了很久才上市开售(2 月 24 日发布, 10 月 23 日限量销售),价格被炒到好几万,到现在还是一机难求。


联想 ThinkPad X1 Fold

联想的折叠思路不在手机,而是将折叠方案应用到了笔记本上,是内折屏,分辨率为 2048 x 1536(宽高比为 4:3),展开后尺寸为 13.3 英寸。


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图片来自 The Verge

摩托罗拉 Razr

Razr 是目前最有巧思的一款折叠屏幕手机,它致敬了十年前翻盖手机的产品形态。手机打开后是一块 21:9 的 6.2 英寸屏幕,合起来后体积也会比较小,比以上所有折叠设备都更容易携带。同时,折叠后屏幕的弯曲半径设计特别的创新,这让 Razr 在合起来的状态和可完全合起来,比 Galaxy Fold 的内折更高级。


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不论是那一款折叠设备,以目前的技术实力来研发,都很不简单。每一款折叠屏设备,都是用无数的金钱和时间一点一点磨出来的,它们都是先行者,不论对错,都值得尊敬!

做一款折叠屏手机到底有多难呢?

做一款折叠屏手机到底有多难呢?这或许只有参与研发的工程师才知道到底有多难,而我们作为旁观者,虽然不及工程师专业,但也能从一些的技术难点中窥探一二。


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关于真正意义上的折叠屏,主要的三个硬件技术难点:

  • 较小的折叠半径会给屏幕带来无法复原的折痕

  • 折叠屏目前只能用塑料

  • 转轴的力补偿设计


三星内折,华为、柔宇外折

三星于 2019 年 2 月发布 Galaxy Fold 非常符合我们想象中未来折叠屏手机的样子,但发布后并非一帆风顺,在三星寄给科技媒体测评的过程中被曝出屏幕问题。问题如下:

  • 半边屏幕黑屏或闪烁,无法使用

  • 屏幕轻微按压会出现不可恢复的坏点

  • 三星官方回复屏幕问题是撕膜导致,后被证实并非该原因

  • 屏幕贴合依靠强力磁铁吸附

  • “合页”冒充“铰链”,疑设计缺陷会导致屏幕损坏

  • 没有为新形态的折叠屏做系统、App 优化

  • 2019 年 4 月 23 日宣布召回所有 Galaxy Fold

  • 2019年9月6日 Galaxy Fold 重新在韩国开售,随后逐步上市

如果不出现以上问题,Galaxy Fold 将会是一款划时代的产品,同年的所有产品都将黯然失色,可惜没有「如果」。


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从产品的设计角度出发,可以说 Galaxy Fold 选择的是最难的设计思路。以目前的技术实力,OLED 柔性屏无法做到真正的 100% 像纸一样折叠,一定要留出一定的弯曲半径,这样才能保证屏幕在经过多次折叠以后,还能有很好的还原性。


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举个例子,我们最常见的 A4 纸,它是可以折叠的,但如果把它折叠到 100% 的折叠状态,就不可能再变回一张平整的纸了;而如果把 A4 纸的折叠半径放宽一点,就是在折叠的位置不要完全折死,留有一定的弯曲半径,这样不论你折叠多少次,它都还可以复原成原本平直的状态。


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所以,这个弯曲半径就变得十分的关键,理论上弯曲半径越小,它复原的能力就越差,反之则更好。


理解这一逻辑之后,我们再来看 Galaxy Fold,它在折叠状态下(内折,屏幕向里)也不是完全 100% 的将屏幕折叠起来,而是还有留有一定的间隙,这样在屏幕折叠的转角处就是形成了一个比较小的弯曲半径。


而如果折叠屏的弯曲半径较小的话,它的复原能力肯定是相对较差的,所以对产品的设计和用料有着更高要求。


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可惜,从结果来看三星的 Galaxy Fold 显然没有处理好这个小弯曲半径带来的挑战。多名消费者在网上反应,Galaxy Fold 经过多次折叠以后,屏幕中间就会有折痕了,只不过三星官方的宣传视频和图片都很巧妙的隐藏掉了屏幕中间的缺陷。


可见三星选择了技术难度更高的内折方案并没有获得广大用户的喜爱,反而因此被骂,可谓是吃力不讨好。


讲完三星 Galaxy Fold 的内折叠,按下来就是以华为 Mate X、柔宇柔派外折叠手机。


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「外折叠」顾名思义就是屏幕向外折叠,这种折叠方案可以在最大程度上解决折叠弯曲半径较小的问题。采用外折方案后,弯曲半径等于手机展开后的厚度,这个半径就已经非常可观,自然就不容易出现折痕了(注意,这个是「不容易」,不代表没有,转轴的设计没做好的话,同样会有折痕,也有可能是凸起。)。


外折屏在解决弯曲半径较小的问题时,也一并解决了折叠以后手机折叠面有间隙的问题,现在可以完全贴合了,折叠屏手机就不会有一条间隙使你难受了。


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但外折屏也不完全就是好的,虽然解决了弯曲半径的问题,但也让被弯曲的屏幕由内转到外,这种转变会让折叠后的屏幕更容易被异物撞击或者直接摔坏,最直接的就是划痕。


受目前技术发展的限制,折叠屏只能使用塑料进行包裹,也可说它是树脂材料。以这样的材料特性,还把它展示在直接接触桌面或地面的外面,怎能不刮花。关于这点,Switch 外层的树脂材料对屏幕的影响,相信任天堂玩家最为了解。


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所以这时的折叠屏手机出厂都会自带一张贴膜。


由机身的外壳包裹住向内折的屏幕,叫内折;而外折,就是由屏幕包括住向内折的机身,相当于「肉包铁」。如果两者在同等条件下撞击同等的硬物,或者掉落在同等的地面,外折叠屏幕受损坏的机率很大。


真正的折叠屏需要解决折痕的问题、外折后塑料屏幕的不耐用问题,还有我接下来要讲的转轴问题。


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可能你会想「折叠屏,不是屏幕的事吗?怎么又和转轴有关了?」,当然有关系了。


先举个例子,可以帮助到你更好的理解转轴在折叠屏当中的作用。以我们《消费电子》杂志社的杂志为例,当我们把杂志进行折叠,就会看到纸张经过折叠的挤压过后,每一张纸都有一定的位移,越靠近内则,位移越多。


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所以我们可以得出一个结论,当一个物体经过折叠以后,越靠近内侧需要承受越多的挤压力;越靠近外侧需要承受越多的张力。而 LOED 不论是挤压力还是张力都无法承受,这时转轴的关键作用就出来了。


转轴需要在屏幕进行折叠或展开时产生的「力」进行同样的「力补偿」,以此来抵消掉屏幕受到的「力」。


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例如华为 Mate X,当用户进行折叠时,屏幕向外折叠,机身的背面就会因为折叠的原因受到的一个挤压的力,而转轴也在这个同一时间进行转动,将原本的刚性转轴结构变成可随意转动的精密齿轮,通过齿轮把挤压力转移到转轴结构里。再次展开时,又把这部分挤压力释放出来,以此来完成每一次展开与折叠的屏幕受力补偿的作用。


Moto Razr 的示意图就很好的显示了一这点(各家的转轴并不完全相同,但道理相同。):

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CES 又见折叠产品,研发一台有多难?


关于真正意义上的折叠屏,我讲了三个非常重要的技术难点:

  • 较小的折叠半径会给屏幕带来无法复原的折痕

  • 折叠屏目前只能用塑料

  • 转轴的力补偿设计


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