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可折叠屏幕为何有“柔性”

2020-06-01姚丁杨

百科知识 2020年7期
关键词:聚酰亚胺铰链玩法

姚丁杨

在2016年HBO发行的科幻类连续剧《西部世界》中,有一款可折叠手机炫出了让人大饱眼福的黑科技玩法—这款手机共有三折页,它可以折叠为单块屏幕使用,也可以两块屏幕组合使用,还可以三块完全展开,变成大屏使用。这款手机的黑科技玩法衍生出很多极具创意的剧情看点,让观众大呼过瘾。科幻剧中天马行空的想象,也引起了人们对可折叠屏幕手机的关注。

神奇材料让手机屏幕不再“硬邦邦”

2019年2月,三星公司发布了旗下首款折叠屏手机—Galaxy Fold。这款手机采用了内折式折叠屏设计,展开状态下是一块7.3英寸显示屏,合起状态下则是一块4.6英寸外屏。三星Galaxy Fold可实现目前传统手机的所有功能,也是全球首款综合了手机和平板电脑两种形态的折叠屏量产机型,这意味着折叠屏手机正式走进了消费者视野。

与普通智能手机“硬邦邦”的屏幕不同,折叠屏手机的最核心特色就是采用了柔性显示触摸屏,这种柔性显示屏是在柔性OLED的基础上,将原本刚性的保护玻璃变成了可弯折的柔性材料。

为了达到理想的折叠屏效果,选用的柔性材料不仅要有良好的柔韧性,还要具有低厚度、高硬度、高透光及耐高温的特性。低厚度很好理解,屏幕的厚度越大,折叠起来越不方便,还容易出褶子;高硬度也是重点,生活中会在各种环境中使用和存放手机,所以对于手机的盖板玻璃来说,耐刮擦是非常重要的特性;高透光主要是为了保证良好的显示效果;高耐温则是出于材料加工过程中可能会采用热喷涂、热蒸镀工艺的考虑。总之,折叠屏手机对屏幕柔性材料的各项要求都很高,究竟是什么材料能担当起如此重任呢?

答案是一种高分子材料,学名聚酰亚胺(Polyimide,简称 PI),它是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚合物。别看聚酰亚胺(PI)这名字普通,它可谓十八般武艺样样精通,我们看看它都有哪些超强本领:

1.具有优异的耐高低温性能,可以在-200℃~300℃之间长期使用;

2.具有很高的力学强度,是塑料中的佼佼者;

3.具有很好的电绝缘性能和低介电常数,可在微电子器件中大显神威;

4.具有无毒、环保的特点,安全可靠。

用聚酰亚胺加工成的无色薄膜,是折叠屏手机屏幕材料的首选。近年来,各国都在研究、开发及利用聚酰亚胺,并将聚酰亚胺列为“21世纪最有希望的工程塑料”。鉴于其优异的性能,聚酰亚胺又被称为“解决问题的能手”,人们普遍认为“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”。

电路板为什么能弯曲

不过,聚酰亚胺材料只是解决了手机屏幕的问题,折叠屏手机还有一个大难题就是手机内部元器件(比如电路板、电池)也需要适应可折叠屏幕的要求,并拥有一定的柔韧度。这就需要制作出可弯曲的电路板,同时内部元器件也要能够经受大量的弯曲和非弯曲循环,从而避免折叠时被损坏。

根据三星公司早前申请的专利,他们是通过设计一种“铰链结构”来解决这个问题的。这种铰链的学名是“MIM转轴”,用它配合柔性可折叠屏幕可最终实现手机的折叠,其中铰链的齿轮结构保证整体折叠结构的可靠性,并且提供相应的阻尼效果,让折叠屏手机可在不同翻折角度下实现阅读和操作。

然而,三星目前的这款折叠屏手机还是有一些显而易见的缺陷,比如整体机型厚度大,略显笨拙,拍照画质受厚度制约;电池容量小,续航能力一般;大显示屏中间会有一个非常明显的折痕,影响使用观感。

当然,最大的挑战还是手机折叠开合的耐用性,三星曾表示Galaxy Fold经过了20万次折叠的实际测试,也就意味着在每天开合100次的情况下,5年内不会出问题。但从目前的实验数据来看,可折叠屏幕在折叠达到一定次数后,便会出现亮度、对比度大幅降低的情况。同时,铰链的耐用性也是很大的问题,随着每次开合的磨损,达到一定次数后,铰链性能会出现下降。总之,折叠屏手机在未来仍有巨大的改进空间。

折叠手机适合你吗

有人可能会问,既然有如此多的问题,为什么还要开发折叠屏手机呢?

从已有的经验来看,电子产品屏幕显示技术的提升,一直都在改变人类接受信息的方式,而可折叠技术带来的屏幕变化则颠覆了传统的手机工业设计理念,而且很可能会改变消费者使用智能手机的习惯。

首先,手机摄像头技术会被颠覆—当前的手机前置摄像头是为自拍和视频通话设计的,后置摄像头则是为使用者对面的拍照对象而设计的。但折叠屏手机由于柔性屏幕的折疊特性,就可以把有摄像头的一面当作正面或反面,这就给拍照与视频拍摄带来更多的自由空间与新玩法。

其次,对于增强现实(AR)、虚拟现实(VR)游戏等需要立体画面与三维空间设计的游戏与应用来说,折叠屏手机也能带来新的玩法。

再者,折叠屏手机凭借其“体积小、屏幕大”的优势,相当于将笔记本电脑、手机、平板电脑三者合一。或许未来出差的时候,我们只用带一个折叠屏手机就可以实现办公、娱乐两不误。

在短时间内,折叠屏手机可能不会替代主流智能手机,但是这种可折叠形态手机的科幻感与未来感颇为强烈,能不断激发人们的尝鲜欲望。随着技术升级和产品优化,折叠屏手机凭借其惊艳有趣的玩法,定会率先开辟出一个娱乐备用机市场。

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