CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?

已經發布多時的三星 Galaxy Fold 和華為 Mate X,雖然產品已經不再新鮮。但在 CES 現場,大家對於這種類型的產品熱度的保持,還是表現得很新鮮的。但在經歷了以內折為代表的三星 Galaxy Fold 屏幕碎裂的滑鐵盧後,內折和外折,兩個原本並駕齊驅的摺疊方案,在這一刻發生了一點變化,天秤開始傾向以華為 Mate X 為代表的內折這邊。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?

CES 2020 現場,三星 Galaxy Fold 摺疊手機

而今年除了關注原來的三星 Galaxy Fold 和華 Mate X 兩款摺疊屏手機外,聯想也帶來了 ThinkPad X1 Fold,也就是之前公佈出來的筆記本原型機。還有,摩托羅拉的 Razr 摺疊翻蓋手機。


摺疊屏售價、上市時間:

  • Galaxy Fold 售價 15999 元,2019 年 2 月 28 日發佈
  • Mate X 售價 16999 元,2019 年 2 月 24 日發佈
  • ThinkPad X1 Fold 售價 2499 美元,約合人民幣 17356.5 元,2020 年 1 月 7 日 CES 展出併發布
  • Razr 售價 1499 美元,約合人民幣 10411.1 元,2019 年 11 月 14 日


三星 Galaxy Fold

三星 Galaxy Fold 是消費者最早能夠買到的一款摺疊手機,將摺疊屏展開後是一塊 7.3 英寸的屏幕,分辨率為 1536 x 2152(4.2:3寬高比);合上則是使用背面的一塊 4.7 英寸屏幕, 840 x 1960(寬高比為21:9)。官方宣稱:Galaxy Fold可摺疊次數為20萬次,預計壽命 5 年。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?

CES 2020 現場,三星 Galaxy Fold 摺疊手機

它的各項配備都是當時的頂級,即使到現在也完全不過時。


華為 Mate X

這臺由華為研發的 5G 摺疊屏手機,採用的是外折方案,展開後屏幕為 6.6 英寸,SoC 則是麒麟 980。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?

CES 2020 現場,華為 Mate X

雖然 Mate X 的各項表現都比較好,但產品雖然發佈的時間比 Galaxy Fold 還早,去年拖了很久才上市開售(2 月 24 日發佈, 10 月 23 日限量銷售),價格被炒到好幾萬,到現在還是一機難求。


聯想 ThinkPad X1 Fold

聯想的摺疊思路不在手機,而是將摺疊方案應用到了筆記本上,是內折屏,分辨率為 2048 x 1536(寬高比為 4:3),展開後尺寸為 13.3 英寸。


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圖片來自 The Verge

摩托羅拉 Razr

Razr 是目前最有巧思的一款摺疊屏幕手機,它致敬了十年前翻蓋手機的產品形態。手機打開後是一塊 21:9 的 6.2 英寸屏幕,合起來後體積也會比較小,比以上所有摺疊設備都更容易攜帶。同時,摺疊後屏幕的彎曲半徑設計特別的創新,這讓 Razr 在合起來的狀態和可完全合起來,比 Galaxy Fold 的內折更高級。


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不論是那一款摺疊設備,以目前的技術實力來研發,都很不簡單。每一款摺疊屏設備,都是用無數的金錢和時間一點一點磨出來的,它們都是先行者,不論對錯,都值得尊敬!

做一款摺疊屏手機到底有多難呢?

做一款摺疊屏手機到底有多難呢?這或許只有參與研發的工程師才知道到底有多難,而我們作為旁觀者,雖然不及工程師專業,但也能從一些的技術難點中窺探一二。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?


關於真正意義上的摺疊屏,主要的三個硬件技術難點:

  • 較小的摺疊半徑會給屏幕帶來無法復原的摺痕
  • 摺疊屏目前只能用塑料
  • 轉軸的力補償設計


三星內折,華為、柔宇外折

三星於 2019 年 2 月發佈 Galaxy Fold 非常符合我們想象中未來摺疊屏手機的樣子,但發佈後並非一帆風順,在三星寄給科技媒體測評的過程中被曝出屏幕問題。問題如下:

  • 半邊屏幕黑屏或閃爍,無法使用
  • 屏幕輕微按壓會出現不可恢復的壞點
  • 三星官方回覆屏幕問題是撕膜導致,後被證實並非該原因
  • 屏幕貼合依靠強力磁鐵吸附
  • “合頁”冒充“鉸鏈”,疑設計缺陷會導致屏幕損壞
  • 沒有為新形態的摺疊屏做系統、App 優化
  • 2019 年 4 月 23 日宣佈召回所有 Galaxy Fold
  • 2019年9月6日 Galaxy Fold 重新在韓國開售,隨後逐步上市

如果不出現以上問題,Galaxy Fold 將會是一款劃時代的產品,同年的所有產品都將黯然失色,可惜沒有「如果」。


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從產品的設計角度出發,可以說 Galaxy Fold 選擇的是最難的設計思路。以目前的技術實力,OLED 柔性屏無法做到真正的 100% 像紙一樣摺疊,一定要留出一定的彎曲半徑,這樣才能保證屏幕在經過多次摺疊以後,還能有很好的還原性。


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舉個例子,我們最常見的 A4 紙,它是可以摺疊的,但如果把它摺疊到 100% 的摺疊狀態,就不可能再變回一張平整的紙了;而如果把 A4 紙的摺疊半徑放寬一點,就是在摺疊的位置不要完全折死,留有一定的彎曲半徑,這樣不論你摺疊多少次,它都還可以復原成原本平直的狀態。


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所以,這個彎曲半徑就變得十分的關鍵,理論上彎曲半徑越小,它復原的能力就越差,反之則更好。


理解這一邏輯之後,我們再來看 Galaxy Fold,它在摺疊狀態下(內折,屏幕向裡)也不是完全 100% 的將屏幕摺疊起來,而是還有留有一定的間隙,這樣在屏幕摺疊的轉角處就是形成了一個比較小的彎曲半徑。


而如果摺疊屏的彎曲半徑較小的話,它的復原能力肯定是相對較差的,所以對產品的設計和用料有著更高要求。


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可惜,從結果來看三星的 Galaxy Fold 顯然沒有處理好這個小彎曲半徑帶來的挑戰。多名消費者在網上反應,Galaxy Fold 經過多次摺疊以後,屏幕中間就會有摺痕了,只不過三星官方的宣傳視頻和圖片都很巧妙的隱藏掉了屏幕中間的缺陷。


可見三星選擇了技術難度更高的內折方案並沒有獲得廣大用戶的喜愛,反而因此被罵,可謂是吃力不討好。


講完三星 Galaxy Fold 的內摺疊,按下來就是以華為 Mate X、柔宇柔派外摺疊手機。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?

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「外摺疊」顧名思義就是屏幕向外摺疊,這種摺疊方案可以在最大程度上解決摺疊彎曲半徑較小的問題。採用外折方案後,彎曲半徑等於手機展開後的厚度,這個半徑就已經非常可觀,自然就不容易出現摺痕了(注意,這個是「不容易」,不代表沒有,轉軸的設計沒做好的話,同樣會有摺痕,也有可能是凸起。)。


外折屏在解決彎曲半徑較小的問題時,也一併解決了摺疊以後手機摺疊面有間隙的問題,現在可以完全貼合了,摺疊屏手機就不會有一條間隙使你難受了。


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但外折屏也不完全就是好的,雖然解決了彎曲半徑的問題,但也讓被彎曲的屏幕由內轉到外,這種轉變會讓摺疊後的屏幕更容易被異物撞擊或者直接摔壞,最直接的就是劃痕。


受目前技術發展的限制,摺疊屏只能使用塑料進行包裹,也可說它是樹脂材料。以這樣的材料特性,還把它展示在直接接觸桌面或地面的外面,怎能不刮花。關於這點,Switch 外層的樹脂材料對屏幕的影響,相信任天堂玩家最為了解。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?


所以這時的摺疊屏手機出廠都會自帶一張貼膜。


由機身的外殼包裹住向內折的屏幕,叫內折;而外折,就是由屏幕包括住向內折的機身,相當於「肉包鐵」。如果兩者在同等條件下撞擊同等的硬物,或者掉落在同等的地面,外摺疊屏幕受損壞的機率很大。


真正的摺疊屏需要解決摺痕的問題、外折後塑料屏幕的不耐用問題,還有我接下來要講的轉軸問題。


CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?


可能你會想「摺疊屏,不是屏幕的事嗎?怎麼又和轉軸有關了?」,當然有關係了。


先舉個例子,可以幫助到你更好的理解轉軸在摺疊屏當中的作用。以我們《消費電子》雜誌社的雜誌為例,當我們把雜誌進行摺疊,就會看到紙張經過摺疊的擠壓過後,每一張紙都有一定的位移,越靠近內則,位移越多。


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所以我們可以得出一個結論,當一個物體經過摺疊以後,越靠近內側需要承受越多的擠壓力;越靠近外側需要承受越多的張力。而 LOED 不論是擠壓力還是張力都無法承受,這時轉軸的關鍵作用就出來了。


轉軸需要在屏幕進行摺疊或展開時產生的「力」進行同樣的「力補償」,以此來抵消掉屏幕受到的「力」。


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例如華為 Mate X,當用戶進行摺疊時,屏幕向外摺疊,機身的背面就會因為摺疊的原因受到的一個擠壓的力,而轉軸也在這個同一時間進行轉動,將原本的剛性轉軸結構變成可隨意轉動的精密齒輪,通過齒輪把擠壓力轉移到轉軸結構裡。再次展開時,又把這部分擠壓力釋放出來,以此來完成每一次展開與摺疊的屏幕受力補償的作用。


Moto Razr 的示意圖就很好的顯示了一這點(各家的轉軸並不完全相同,但道理相同。):

CES 又見摺疊產品,研發一臺有多難?


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關於真正意義上的摺疊屏,我講了三個非常重要的技術難點:

  • 較小的摺疊半徑會給屏幕帶來無法復原的摺痕
  • 摺疊屏目前只能用塑料
  • 轉軸的力補償設計


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