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折出更震撼视界 浅析折叠屏手机的发展方向

2021-02-27

电脑爱好者 2021年4期
关键词:折痕转轴铰链

折叠屏手机盘点

如今我们可以买到的折叠屏手机品牌主要来自华为、三星、摩托罗拉以及柔派,虽然OPPO、小米和TCL等品牌也曾展示过旗下的折叠屏产品,但它们都处于原型机阶段,迄今也没能量产。笔者简单汇总了一下市售折叠屏手机的基本规格(表1),其中詹姆士V11V属于柔派FlexPai 2的公模产品,三星Galaxy Z Fold和W20、Galaxy Z Fold2和W21也可视为“同宗兄弟”(图1),Galaxy Z Flip和摩托罗拉刀锋都存在4G和5G版,后者是最新上市的新品,虽然设计相似但却在细节层面有所优化。

通过汇总对比,不难发现它们之间最大的差异就是折叠方式,不同的折叠方向,将会影响整机尺寸、屏幕视野以及最终的体验。

三星Galaxy Z Fold2

①三星W21和Galaxy Z Fold2的差异在于配色以及支持双卡双待

表1:折叠屏手机基本规格对比

关于折叠方式的探讨

作为“折叠屏手机”,其最大特色自然就是可以折弯,从已量产的机型来看,它们的折叠方式主要以外折、内折和对折为主。但在讨论折叠方式孰优孰劣之前,我们还需了解更多技术层面的细节。

折叠面板的特殊之处

折叠屏手机必须选用OLED材质的屏幕面板,它们同样以传统3D曲面屏、3.5D瀑布屏所采用的柔性OLED屏幕为基础,但整个屏幕模组需要做到更薄,并解决屏幕面板反复折弯时可能出现的各层间错位的问题。因此,折叠面板大都放弃了外挂触控层的设计,采用将触控层直接封装到薄膜层之上的贴合技术(图2),对工艺的要求更高,也随之带来了更高的成本。

普通柔性OLED屏幕

可折璺柔性OLED屏幕

保护盖板的材质之谜

任何材质的屏幕面板都是非常脆弱的,表面必须覆盖一层保护盖板。传统手机可以选择坚固耐划的康宁大猩猩玻璃,但这种玻璃很脆,一折弯就碎。因此,早期的折叠屏手机都会选择聚酰亚胺薄膜材料(CPI,一种塑料材质)作为屏幕盖板,虽然它比玻璃更薄,但耐划性却一塌糊涂,而且还存在浓厚的塑料反光,弯折后容易留下明显折痕,非常影响观感且充满了廉价感。

三星从Galaxy Z Flip 5G、Galaxy Z Fold2和W21开始引入了全新的超薄柔性玻璃(UTG)作为屏幕盖板,在触感和视觉上无限接近传统玻璃(图3)。需要注意的是,虽然三星官方表示UTG玻璃有着不错的韧性和耐划性,但它也只是比CPI材质略好一点,从国外暴力测试机构的耐用性测试视频来看,2级测试就会对UTG屏幕造成一定痕迹,3级划痕则更明显(图4),而且长期使用还是会出现一定的折痕。好消息是,UTG玻璃没有CPI材质那种明显的反光,所以只要不是刻意斜视屏幕或是不在光线下盯着中间区域,日常使用时基本可以忽略折痕的存在。

铰链转轴隐藏的秘密

折痕應该是折叠屏手机最大的痛点,如果你属于眼里揉不得一点沙子的“强迫症”类型,现阶段所有折叠屏手机都能让你越看越糟心。一般来说,折痕的痕迹、深浅与屏幕折叠方式以及铰链转轴有着莫大关系。

前文我们说过,折叠方式存在内折、外折和对折。其中,严格来讲内折和对折属于同一种折法,只是对折设计一般用于打造更加迷你的手机形态,而内折则是打造类平板电脑形态的大号产品(图5)。

每一面折叠屏都是由柔性OLED“基板层”以及与其贴合的包含触控层、偏光片、光学胶等的“功能层”组成。当手机采用外折设计时,基板层处于弯折内侧,受到挤压时覆盖其上的主要功能层将被拉伸,相对更易造成功能层内线路和材料的断裂,对于功能层的耐拉伸性和耐弯折性要求更高(图6);当手机采用内折设计时,功能层将处于被压缩状态,此时线路和材料断裂风险相对较低,但需要基板层拥有更高的韧性。

从现在来看,内折方式的折叠屏手机正在渐成趋势,这一设计的好处是柔性屏始终朝内,折叠状态下有着机身保护,可最大限度弥补CPI和UTG盖板不耐划的缺陷。需要注意的是,内折设计时屏幕折弯的半径(又称曲率半径)越小(图7),就越容易产生折痕,但如果加大内折屏幕的折弯半径,会出现较大的孔隙,很容易有砂砾等异物进入,在内侧屏幕受到挤压时反而会对屏幕表面造成更大伤害,这就需要手机厂商在铰链转轴方面的设计上多下功夫了。

以三星Galaxy Z Fold2 5G和Galaxy Z Flip 5G为例,它们都用隐形铰链与机身精密贴合,凸轮结构能够实现多角度旋停,可有效降低弯折时各膜层错位以及走线断裂的风险,而特色的防尘纤维技术还可有效减少机身和铰链间隙的灰尘和其他细小异物。

另外从网上用户的实际反馈来看,摩托罗拉刀锋5G的内屏盖板材质虽然不是玻璃,但也是折叠屏手机中折痕相对最轻微的存在之一。这款手机凭借的是一项名为“星轨转轴”的技术,在机身内部加入了弹性金属板(图8),屏幕展开时这个金属板会将屏幕托起来提供支撑,而合起来时金属板则会向后移动,让屏幕可以按照星轨曲线进行折叠。这种设计的好处是在屏幕折叠区域留出了足够大的曲率半径减轻折痕出现的痕迹,同时还能起到密封作用,更小的折叠缝隙可有效防止颗粒异物的进入。但是,刀锋5G的星轨转轴也存在一个缺陷,那就是弹性金属板的存在让其无法像Galaxy Z Flip 5G那般实现多角度悬停翻折(图9)。

从单折叠走向三折叠

已上市折叠屏手机的共性是都内置一组铰链转轴,只能实现单折叠,在体验上很难拉开差距。OPPO在2020年底举办的第四届中国国际工业设计博览会上曝光了一款名为slide-phone的概念手机(图10),这款产品采用纯直板造型,拥有三组铰链转轴,可以通过三段折叠的形式灵活根据所需改变产品形态(图11),它在完全折叠状态下的尺寸和一张信用卡大小相当,完全展开后则可获得超宽的“带鱼屏”视野,可玩性大增。

当然,slide-phone还处于概念阶段,能否最终量产上市还不得而知。与此同时,近期网上还爆出了小米和摩托罗拉更多的折叠屏手机专利图,形态上可谓五花八门,但从这些图片上我们也不难把脉出未来折叠屏手机的发展方向(图12)。

总的来说,现在折叠屏手机缺的不是创意,而是可以完美解决屏幕划痕、折痕的底层技术,以及在多模块架构下如何塞进更大的电池解决续航隐忧。

系统和应用层面的优化

对折叠屏手机而言,划痕和折痕问题只是影响心情,真正影响实际体验的还是来自系统和应用层面的优化,提升前后多屏,以及完全展开状态下屏幕的利用率,要知道现在很多Android APP对大屏的优化并不理想。在这方面,GalaxyZ Fold2提出了较为成熟的思路,其主打“自适应分屏模式”和“多任务处理”(图13),前者可以比以往更容易捕捉并实时查看内容,后者则能以分割视窗的方式进行交互,外屏支持2个窗口同时运行,内屏则最多支持3个窗口运行,可以极大提高移动办公效率。

可惜,这类功能大都仅限于手机预装的品牌官方应用(图14),对第三方APP的适配普遍一般,这需要手机厂商、谷歌以及APP开发者共同努力才能完成。随着折叠屏手机的逐渐兴起,也许未来各大应用商店都会开辟类似折叠屏手机APP专区的板块,只有针对折叠屏定制的“杀手级”应用或游戏大规模爆发,才能进一步促进相关手机的销售,从而步入螺旋向上的发展节奏,通过市场规模不断降低硬件成本。否则,折叠屏很难跳出“有钱人玩具”的身份牢笼。

來自另一种屏幕形态的展望

折叠屏手机之所以广受关注,就是因为它可以让手机在折叠时像Galaxy Z Flip和摩托刀锋5G那般变得更小,或是获得像Mate Xs和Galaxy Z Fold2展开后的震撼视野。既然现阶段折叠屏手机无法完美解决恼人的折痕问题,那换个思路不就结了?

OPPO在未来科技大会2020上发布的OPPO X 2021卷轴屏概念机就为我们提供了一种折叠屏的替代方案。这款产品搭载最小6.7英寸、最大可达7.4英寸的无级OLED柔性卷轴屏。用户可根据实际需求调整屏幕的尺寸,获得更合适的信息操控界面(图15)。

OPPO X 2021的原理是在机身内置两个驱动电机和直径为6.8mm的滑轮卷轴,前者可为屏幕的收回和推出输出恒定作用力,后者则确保屏幕在弯曲的过程中始终平滑顺畅,有效保障柔性屏在弯曲之后几乎不产生折痕(图16)。此外,这款手机还内置双矩阵嵌入式离合结构和屏幕动态区骨架叠层,确保屏幕在任何形态都获得有效支撑,而且还能不额外增加屏幕弯曲回弹力,提供如坦克履带般可靠的保护(图17)。

除了OPPO,其他主要手机厂商也在研发相关的卷轴屏手机,但智能手机的未来到底属于折叠屏还是卷轴屏亦或是二者相互竞争?还得等时间来验证。

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