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折叠屏手机没有折痕,这可能吗?

时间:2020-03-26 作者:黄烨锋 阅读:
柔宇科技被消费市场熟知,应该是从去年CES上亮相的柔派(FlexPai)智能手机开始的。这款手机是先于华为、三星推出的首款商用可折叠柔性屏手机。虽然柔宇早前就提到,“凭借原创的OLED全柔性屏技术”“自主建立全球首条全柔性显示屏大规模量产线”,实际消费市场上柔派手机并没有后续华为Mate X和三星Galaxy Fold那么吸睛,这大概与柔宇更多还是偏向柔性显示技术研发,以及作为柔性显示屏供应商的身份有关。
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3月25日,柔宇召开了一场线上发布会,发布的主要产品是第三代蝉翼全柔性屏,并宣布与中兴达成战略合作。另外发布会还带来了采用这种柔性屏的FlexPai 2柔派二代折叠手机。在初代FlexPai手机知名度一般的情况下,我们来看看这次的二代产品,以及更新后的“第三代蝉翼”全柔性屏有哪些改进。XYBEETC-电子工程专辑

这对我们尝试了解柔性屏技术的发展和应用现状,也是一个不错的机会。XYBEETC-电子工程专辑

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改进了铰链的FlexPai 2手机

FlexPai 2手机在发布会上只能算惊鸿一瞥,在发布会上所占篇幅不多。柔宇科技董事长兼CEO刘自鸿博士表示,这款手机预计会在下个季度正式发布。已知其内部硬件配置主要包括骁龙865主芯片、LPDDR5 RAM、UFS 3.0存储介质、5G支持(FR1频段支持还是比较全的),这些常规旗舰配置,想必对FlexPai这种手机而言,已经不算什么亮点了。XYBEETC-电子工程专辑

FlexPai 2的核心当然仍是那块屏幕,如上所述,这块屏幕就是柔宇的“第三代蝉翼全柔性屏”,有关在面板层面的改进我们将在后文提及。就显示屏及设备整体,这款手机仍然采用外弯折的方式,即在单次折叠后,屏幕是面向外部的:而不是三星Galaxy Fold那种内折方案(折叠后屏幕收起)。XYBEETC-电子工程专辑

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柔宇科技董事长兼CEO刘自鸿博士XYBEETC-电子工程专辑

FlexPai 2手机屏幕在展开后的整体尺寸仍是7.8英寸(对比华为Mate X为8英寸,三星Galaxy Fold为7.3英寸),宽高比4:3,分辨率等各项参数未知。作为参考,初代FlexPai手机的分辨率为1920x1440,像素密度308ppi。刘自鸿在发布会上提到了一个“影占比”的概念:“一般来说显示模式是21:9或者4:3,在21:9的情况下,柔派2整个观影面积达到了6.18英尺,比市场上其他手机要大很多。在4:3的显示状况下,包括电影还有游戏,柔派实际观影范围也明显高于其他同类竞品。”XYBEETC-电子工程专辑

从发布会上刘自鸿从上衣口袋拿出这款手机极短时间的展示来看,其形态和初代FlexPai还是一脉相承的,包括屏幕一侧有一条类似手柄的设计(像Kindle Oasis那样,不过这部分厚度并无凸起),内部似乎还放下了更多的摄像头。XYBEETC-电子工程专辑

不过这款手机在折叠结构上有比较大的调整,主要是铰链或者说枢轴部分。就部分国外媒体对初代FlexPai手机的体验来参考,初代设备一个比较大的问题就是其偏厚重的机身。初代FlexPai的重量是320g,这实际上比iPad mini还要重——折叠屏手机的常规似乎也都是沉甸甸的,华为Mate X也有大概300g;另外,设备展开后的厚度虽然控制在了7.6mm,但在折叠后,铰链设计令其无法完全闭合,中间会留出一个比较大的空隙(像Surface Book那样),所以要将其轻易装进普通口袋实际也不容易。XYBEETC-电子工程专辑

虽然我们不知道FlexPai 2的重量,不过其铰链设计已经做了比较大的改动。柔宇称其为“全闭合线性”3S转轴,在折叠后,“中间没有任何间隙”。其特性还包括“液态金属/耐用铝钛合金核心部件”,以及“0.01mm加工精度”等。这应该能够加强FlexPai 2的便携性。目前已经推出折叠屏手机的厂商,似乎都在铰链设计上花了很大的心思,如三星Galaxy Flip Z在不仅改变了Fold所用的铰链结构,还在铰链上加入了“纤维屏蔽层”,通过一层织物起到一定的防尘作用。XYBEETC-电子工程专辑

落到更多人关心的这块显示屏上,它可能没有“折痕”。XYBEETC-电子工程专辑

这块柔性屏没有折痕?

“折痕”在很多人看来属于折叠屏手机不可避免的瑕疵,三星和华为折叠屏手机屏幕的折叠处,在出厂到手之际就是有明显折痕的。业界另一款“据说”没有折痕的折叠屏手机应该是摩托罗拉的Razr 2019。不过这款仿复古设计的手机,最初没有折痕是始于铰链处的设计。Razr的屏幕折叠处有一个将近120°的大钝角,如下图。所以这块屏幕即便在折叠时,也处在相对缓和的折叠状态,这和Galaxy Fold弯折处更小的余量就不同。XYBEETC-电子工程专辑

像柔宇FlexPai以及华为Mate X这种外弯折设计,弯折角度没有Galaxy Fold那么紧,不过Mate X依然是有折痕的。柔宇想到的方案是从材料入手来尝试尽可能避免这种折痕,毕竟柔宇自己就做柔性屏。XYBEETC-电子工程专辑

除折痕之外,刘自鸿博士还提到了已有柔性屏的其他一些问题,比如膜层断裂、显示失效(屏幕部分区域出现问题)。“我简单和大家从基础的材料物理学做解释:全柔性屏有近百种微纳米材料组成,每一层材料特性都不同,那么多层材料堆叠在一起,在折叠和展开的过程中就非常容易看到上述问题。比如形状恢复、膜层分离,甚至膜层滑移的问题。”如下图所示:XYBEETC-电子工程专辑

“如何解决这些问题?市场中柔性材料可选的种类非常多,而且材料叠加的方式也是无穷的。对所有材料和组合进行一一实验是不太可能的,因为组合方式太多。”“我们思考是否可以用更智能的方法来解决这个问题。我们的科学和技术团队一直希望能够形成一个新的仿真模型,直到我们做到智能力学仿真模型。”XYBEETC-电子工程专辑

这种智能力学仿真模型的工作原理,是“首先形成材料的力学参数数据库:包括所有参数,不同材料层。之后我们进行材料物理特性模拟算法。我们会将实验比对验证,进行参数的校正,通过这种方法我们就可以实现快速的量产,甚至可以实现按需定制。”XYBEETC-电子工程专辑

针对显示失效、折痕、膜层断裂等问题,“我们通过不同的分类,将这些因素进行细化,通过材料科学的方式进行选择。再将这些细化后的材料放在智能力学仿真模型中,更快地找到更好的堆叠、参数和最好的材料选择。”XYBEETC-电子工程专辑

从柔宇的演示来看,通过这种折痕以及平整度优化的第三代蝉翼全柔性屏,在平整度表现上的确相当好——未知这里的平整度是否也关乎屏幕表层材料的使用;另外膜层分离优化,按刘自鸿所说:“我们可以完完全全的解决膜层分离这个问题,不会再出现任何的膜层分离。”XYBEETC-电子工程专辑

在可靠性测试方面,有“20万次以上弯折”测试,以及包括刮擦、扭曲、拉伸、摔落等在内的各种测试。这可能是另一个更大的话题,即柔性屏的可靠性问题,或许这其中的一部分还要依托于材料技术的进一步发展,以增强这类屏幕表面的硬度和可靠性,这也是当前柔性屏在实用性方面的一大软肋。XYBEETC-电子工程专辑

而在第三代蝉翼全柔性屏的屏幕显像素质上,我们并没有拿到非常确切的数据。柔宇在发布会上只是提到了部分参数的提升。比如说色域相比“高端LCD”高30%,这个猜测应该仍是相较于sRGB色彩空间而言的;对比度较“高端LCD”有500倍的优势,相较第二代蝉翼全柔性屏提升5倍,实际上对比度一直都不是LCD这类有背光源设备的强项;另外第三代蝉翼全柔性屏的响应时间“是传统高端LCD的4%”。XYBEETC-电子工程专辑

另外一点柔宇强调的第三代蝉翼全柔性屏的优势,在侧向角度观察屏幕时的色偏和亮度衰减。柔宇给出的数据是,30°左右亮度衰减仅有“高端LCD”的25%,色偏也是后者的33%。这些数据实际上还是比较模糊的,如果我们能够界定“高端LCD”的实际标准,那么就能真正判断柔宇第三代蝉翼全柔性屏素质的真正水准了。只不过第三方测试机构似乎也从未对初代柔宇屏幕进行过这些指标进行测试,这让我们少了一些参考依据。XYBEETC-电子工程专辑

LV、泸州老窖都是目标客户

值得一提的是,柔宇特别提到了在自家柔性屏量产中,采用一种名为ULT-NSSP(Ultra Low Temperature Non-Silicon Semiconductor Process,超低温非晶硅半导体工艺)的技术。与之对应的是在TFT制备上比较常见的LTPS(低温多晶硅)。XYBEETC-电子工程专辑

LTPS很多人都已经比较熟悉了,ULT-NSSP的详情我们并不了解。刘自鸿说:“和其他技术相比,包括传统的LTPS,ULT-NSSP的材料器件设计、制程工艺、路线设计、堆叠技术,甚至包括生产设备都是完全不同的。我们可以使用非常少的前端投入,实现非常高的良率和量产,产品能够较高柔性,以及可靠性。”XYBEETC-电子工程专辑

柔宇在提供的新闻稿中提到LTPS“工艺基于硅材料较为复杂,工艺温度在450度以上,单条产线设备投资成本通常高达数百亿”。这可能表明在柔宇看来,LTPS在玻璃基板非晶硅结构转为多晶硅结构的过程仍然不够“低温”——而处理过程控制在600度以下的温度原本是LTPS相比传统非晶硅技术的一项优势;此外柔宇可能找到了一种更低成本且高效的技术。XYBEETC-电子工程专辑

推测这可能是柔宇的柔性屏量产线的一个重要组成部分,或许未来我们还可以获知有关这项技术的更多细节。XYBEETC-电子工程专辑

最后我们谈一谈柔性屏的应用。本场发布会的一个亮点,实则是柔宇宣布与中兴达成战略合作,“充分整合柔宇自主产权的全柔性显示屏、全柔性传感器及配套解决方案和中兴的5G技术领先优势、智能终端产品开发技术。”未来我们大概能够看到中兴的折叠屏手机采用柔宇的方案。XYBEETC-电子工程专辑

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柔性屏在LV包上的应用XYBEETC-电子工程专辑

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柔性屏在泸州老窖白酒上的应用XYBEETC-电子工程专辑

除了手机以外,刘自鸿博士还着重列举了一些柔宇全柔性屏技术的合作伙伴和应用领域。比较令人意想不到的比如奢侈品牌LV(路易威登)的合作,柔性屏与皮料结合成为看上去非常个性化的包包,可以在柔性屏上定制自己的影像和内容。另外柔宇还与泸州老窖合作,将全柔性屏带到白酒包装上,贴合在酒瓶外,做产品包装和广告。XYBEETC-电子工程专辑

柔宇还与空中客车(Airbus)合作,将柔性屏带到飞机机舱中;与李宁合作,将柔性屏放上货架,用于产品信息展示;与智能音箱Mirage合作,在音箱上搭载曲面柔性屏;以及与更多酒店、楼宇、机场合作,将柔性屏用于传媒和广告。这些应该都是以往普通消费用户所不知的。XYBEETC-电子工程专辑

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初代FlexPai手机XYBEETC-电子工程专辑

在我们看来,搭载第三代蝉翼全柔性屏的FlexPai手机实则更像是一款柔性屏设备演示,毕竟柔宇的主营业务仍然是柔性显示屏本身。不过这其中能看到的,对于折叠屏这个类别的手机,柔宇做出的努力,除了前面提到的铰链;更多的还体现在以系统与软件层面:这在过去似乎是被很多人忽视的。XYBEETC-电子工程专辑

FlexPai初代在CES 2019亮相时,很多国外媒体提到,这款手机在系统设计上很不到位,尤其因为Android系统目前对折叠屏形态几乎还没有做出多大的支持,折叠屏设备需要在折叠、展开形态间对系统UI做出相应的适配和重新设计,还涉及到第三方应用的支持问题。外媒TechRadar认为,FlexPai的操作系统仍然有大量改进工作要做,折叠切换缓慢、拍照也缓慢。XYBEETC-电子工程专辑

不过在去年FlexPai初代正式推往市场以后,这些问题已经完全解决。外媒Forbes在后续针对FlexPai的体验中就提到软件提升十分显著,甚至折叠后双屏两个应用的使用这类特性都让人觉得非常舒服;除了谷歌套装支持有问题之外,其他体验已经相当出色。这实际上很能说明柔宇在折叠屏设计上也是花了相当的精力的,尤其是对这样一个主业在屏幕本身的市场玩家。第三代蝉翼全柔性屏,以及FlexPai 2手机也因此变得值得期待,至少它们都将推动柔性屏行业与技术的前行。XYBEETC-电子工程专辑

参考来源:

[1] Hands on: Royole FlexPai review – TechRadarXYBEETC-电子工程专辑

(https://www.techradar.com/reviews/hands-on-royole-flexpai-review)XYBEETC-电子工程专辑

[2] Review: The World's First Foldable Phone Is Surprisingly Usable – ForbesXYBEETC-电子工程专辑

(https://www.forbes.com/sites/bensin/2019/07/29/review-the-worlds-first-foldable-phone-is-surprisingly-usable/#6c4ea4b078a1)XYBEETC-电子工程专辑

责编:Yvonne GengXYBEETC-电子工程专辑

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黄烨锋
欧阳洋葱,编辑、上海记者,专注成像、移动与半导体,热爱理论技术研究。
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