华为Mate X2发布,买不起折叠屏的原因找到了

奇犽 2021-03-05 00:15:22
手机文化

  最近,华为发布了旗下第三代折叠屏手机——华为Mate X2,最低17999元起。综合前两代折叠屏疯狂加价的销售情况,以及华为Mate X2一身的黑科技,身为普通打工人的我们看完心里只有四个字:理财产品。

表情包

  掐指一算,距离华为第一台折叠屏手机的发布已经过去快三年的时间,为什么折叠屏技术经过了这些年的发展,依然一机难求,而且价格不低?要探究这个原因,得从折叠屏本身的技术说起。

  折叠屏的难点在哪?

  折叠屏需要攻克两个技术点:屏幕、铰链,其中最重要的就是铰链。相比之下屏幕就比较简单,一块能折叠的大屏,听起来高大上,但并不是难事,OLED屏幕本身具有柔性特质,我们目前使用的许多曲面屏手机,就是折叠屏的beta版,只不过折叠的部分比较短而已。不难,但还是挺贵。

华为

  关键是铰链,为什么折叠屏需要设计铰链?不要铰链行不行?

  一根筷子折叠,就断了,一根铁丝折叠,就弯了。如果把一块屏幕折叠,会怎么样?在进行暴力测试时强行折叠屏幕是常用手段,结果要么断了,要么弯了。

测试

  想实现屏幕折叠,除了需要一块可以弯曲的屏幕,还必须要有铰链设计,也就是我们常说的转轴合页。铰链设计得好,可以弱化折痕,增加折叠屏寿命;如果设计不好,可能会导致屏幕凸起或损坏。

  想做一款成熟可运用并量产的铰链,难度系数非常高,甚至于在工程类大学中,有专门一门课叫做“铰链设计”,你细品,工艺下的制造得有专业的人才才行。

   为什么铰链设计这么难?

  在我们日常生活中,转轴铰链的设计十分常见,门、窗、笔记本,甚至连马桶盖,都得运用到铰链设计。怎么到了手机上,铰链的设计就变得那么复杂了?

微软

  大家可以发现,不管是门窗还是笔记本,其铰链的任务都是将两件不同的东西连接在一起,再进行折叠,与其说是折叠,不如说是“盖”上去。

联想

  但手机就不一样了,屏幕折叠跟机身折叠是两种概念,不然就成翻盖机了。想让手机中的屏幕实现高达几十万次的折叠,难度简直是地狱级别。难点之一就是折叠和长度的关系

  举个例子,大家可以拿一张纸,找出纸面中间的位置,然后一只手按住中间位,再将纸张进行折叠,就会发现,下面露出的纸面会比上面的长,无法完全对齐。

动图

  这是因为当两个平面叠在一起弯折,由于两个平面的弯曲半径不一样,导致叠在下面的平面会“变长”,初中数学就有教过这就是折叠屏要解决的问题之一,不然每次折叠都会导致下方屏幕变长,在机身不变的情况下,屏幕就会鼓起。

  给大家一分钟思考,如何实现这个近乎违背物理定律的设计?别想了,为了解决这个问题,华为足足花了三年的时间。

表情包

  早在2015年,华为工程师便开始寻访业内对于转轴的解决方案,但是在智能手机普及之后,铰链在手机上的应用几乎为零,业内对转轴的研究,还停留在翻盖机阶段。

  铰链问题无法解决,即便屏幕再怎么优秀,系统优化再怎么到位,也只能当平板使用。难道这真是一个无法实现的目标?

  2016年,华为折叠屏项目组启动了第二次研究工作。为了攻克折叠屏手机的转轴设计方案,项目组集中了中国、欧洲、日本等在精密器件制作上富有经验的顶尖专家,联合攻关。

  在经过无数次摸索后,华为最终利用超过100个组件,实现了无缝折叠。在手机折叠与展开的过程中,华为设计的铰链能够自主根据折叠的角度,自动伸缩,从而保证整部手机的平整状态。

  看华为的官方宣传视频可知,链条沿着导轨运动,拉动其他元器件,整体的长度拉长,徐徐变形,形成半圆。在屏幕展开时,转轴又从半圆缩短、变形,成为平面。

动图

  更夸张的是,在这么复杂的情况下,华为还巧妙地将100多个与散热、走线相关的精密元器件包含其中,协同运动。一开一合间,我们看到的只是屏幕的折叠,但在这背后,有无数个小零件在运作,理工生的浪漫你懂吗?

  从这角度看,凭这三年来的执着追求,售价万元的华为折叠屏,还真不能说贵,毕竟这中间付出的人力研发精力,都可能让这个项目不赚钱。

  但这还没完,折叠屏远远没这么简单。确定了铰链的设计方案后,如何实现量产也是个问题。一个小小铰链的生产难度,比任何一款手机都难,因为组件越小,精密程度越高,生产难度就越大。

表情包

  在生产铰链的时候,需要解决这些问题:

  1、铰链零件工艺多样。铰链需要的十多种金属零件成型,需要用到MIM、冲压,液态金属等多种工艺成型;

  2、精度加工难度高。针对有装配精度特征还需要CNC精密加工,由于CNC装夹定位易变形,关键尺寸难以保证;

  3、后制程处理工艺复杂。CNC加工后还需要后制程处理,例如喷砂,阳极处理等工艺;

  4、良品率低。因零件多,组装工序复杂,公差累计大,部分零件需要互相配合才能达到要求,属于典型的紧密组装范畴,多道工序后成品良率较低。

折叠屏

  同时,屏幕折叠对回转精度、摩擦系数这些要求都特别高,因此对于供货商的要求较高,相比于笔记本电脑转轴,手机铰链转轴的精密、耐用、强度与轻薄规格均远高于笔记本电脑转轴。

  生产一台还行,但要想量产,同样是地狱级别的难度。放弃吗?当然不,纵观历史,高铁、5G、中国天眼,我们哪一次不是凭着这股不行也要上的劲,才跌跌撞撞冲到了世界的第一梯队的。

  2019年2月24日晚,在MWC2019华为终端全球发布会上,华为正式发布HUAWEI Mate X,采用可折叠全面屏设计,可实现0-180度自由翻折,售价16999元。华为直营店瞬间被挤爆,一机难求,在二手平台上,最高售价达到9万元,可见其受欢迎程度。

华为

  了解华为为折叠屏所做的一切,再看看折叠屏一万多的售价,对比同样售价一万多的iPhone 12 Pro Max,其实一点也不贵。

  在折叠屏领域的开发中,三星就不得不提了。三星可以说是最早研发可折叠屏手机的厂商。早在2008年,三星便首次展示了可弯曲的OLED屏幕,随后的CES 2013上,三星展示了可弯曲的AMOLED屏幕手机原型。

  关注数码圈的同学都知道,从2008年开始,几乎每一年都有三星发布折叠屏手机的传闻。这一传就是10年,2018年11月,在三星年度开发者大会上,三星首次公布了自家的Infinity Flex新折叠显示技术。随后的2019年2月,三星Galaxy Fold正式发布。

三星

  三星在折叠屏铰链设计上的思路与华为不同,其是以四个相同啮合的直齿圆柱齿轮为核心,集合了数十个精密机件组成了铰链系统。听起来很复杂,直接上图。

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  精密程度不输华为,但由于过于精密,一些微小的灰尘都可能造成设备故障。同时Galaxy Fold的铰链设计缺乏防水、防颗粒物的保护,以及铰链两端的7mm缺口,灰尘等外部杂质会很容易进入到敏感的AMOLED面板内部,从而导致故障发生。

  为了解决这一问题,三星将所有Galaxy Z Fold全部进行回炉重造,而后相继推出了三项全新专利,并提出了三方面改进措施,根据三星官方的新闻稿介绍,改良后的 Galaxy Fold 在密封性方面进行如下升级:

三星

  在铰链顶部、底部增加防尘帽;改进机身防尘能力;屏幕背部增加金属加厚层;屏幕表层保护膜延伸到边框内部。

三星

  你看,即使三星拥有目前全球最强大的OLED屏幕研发条件和完善的产业链,也无法保证在折叠屏手机的研发上拥有100%的把握。但有些错误并不是毫无意义,三星在折叠屏这条路上所付出的所有试错成本,都将在日后成为其他折叠屏的教科书。

  如何消灭折痕?

  至此,铰链设计终于解决了折叠问题,但随之而来,另一个难题出现了——折痕。

  既然要折叠,那么有折痕也是在所难免的,当我们认为折叠屏与折痕必须并存时,MOTO出现了,带来了MOTO Razr。我们惊喜的发现,在Razr这款机型上,折痕几乎可以忽略。

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  MOTO的解决方法还是铰链,可见铰链设计的重要性。MOTO表示这个铰链设计,就花费了他们四年的时间。从MOTO的宣传视频来看,这款手机的铰链采用了泪滴形的折叠方案,也就是屏幕中间只是弯曲并不是完全折叠,看看下图你就能明白了:

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  摩托罗拉的方案是在屏幕两侧容纳铰链,以便在手机折叠时为完美的折叠曲线留出空间。之后联想发布的Yoga Book 2笔记本也采用类似的铰链设计实现翻转。

  这个转轴可以让屏幕按照一定的曲线进行折叠,同时解决了屏幕完全对折时会产生折痕,转角过大时又无法恢复平整的两难问题。

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  注意了,重点还有嵌入机框的两块弹簧片,在屏幕折起来的时候,下半部分的屏幕会朝着下巴进行一段位移,将一部分屏幕面积收纳在下巴当中。中间转轴部分的屏幕则会向下凹陷,同时压住机框里的两根金属弹簧,最终在屏幕完全折起来的时候折叠处形成类似水滴的形状。

moto

  而当屏幕展开的时候,这两块金属弹簧会利用弹性,与转轴一起形成屏幕的支撑面,这就是Razr屏幕无折痕的秘密。

  从目前已知的信息来看,刚刚发布的华为Mate X2也是采用水滴形铰链设计。不同的是,华为Mate X2采用了目前业界独有的双旋水滴铰链,通过多维相控联动机制,在弯折处形成一个水滴式的容屏空间,既实现了折叠,又保证了展开后屏幕的平整。

moto

  这两位选手在研发上都几乎消灭了折痕,现在压力来到了三星这边,据说即将发布的Galaxy Z Fold 3很强劲,可能会采用新一代UTG玻璃技术,使其屏幕拥有更高的耐用性和平整度,这下折叠屏也终于可以用上玻璃屏了,但是玻璃不会一折就断吗?莫菲三星还有藏着独家黑科技?

  铰链解决,折痕消失,这不就是我们一直幻想中的完美折叠屏吗?功夫不负有心人,在DSCC发布的全球折叠屏手机报告中,预计2020年折叠屏手机的出货量将达300万台。折叠屏手机终于通关新手村,开始走向新世界了。

数据

  随着折叠屏技术的不断完善,各种折叠方案的层出不穷,折叠屏毫无疑问将逐渐成为主流。另外,据称苹果折叠屏iPhone最快将在明年发布。按照惯例,苹果一般不会做“第一个吃螃蟹的人”,当它打算推出折叠屏时,说明折叠屏技术已成熟,甚至量产能力已经能覆盖苹果动辄一亿以上的销量。值得一提的是,有消息指出,苹果研发了一种全新的铰链技术,可以将铰链几乎完美的隐藏在机身内部。

iPhone

  看来,我们距离买到平价折叠屏手机的时间应该也不会太久了,以现在技术的发展速度,或许再过多两年,千元折叠屏手机的出现是有可能的。

  折叠屏是手机最终形态?

  最后,我们再来聊点题外话,之前有同学问过,折叠屏是不是手机的最终形态?确实折叠屏的出现,让我们难以想象未来手机还能出现怎样的变化,但科技的魅力就在于,它往往会让未来比你想象中的更惊艳。

  你看,折叠屏都还没普及,OPPO的卷轴屏都快进入赛道了。

OPPO

  卷轴屏之后会有什么,我们想象不到。如果现在带着折叠屏或者卷轴屏回到过去功能机时代,估计那时候的我们会以为这是外星高智慧生命的产物,而从功能机到折叠屏、卷轴屏这中间的跨度,也不过是十几年而已。

OPPO

  更重要的是,现在折叠屏手机正经历着快速的技术提升,眼花缭乱的结构设计,不断推陈出新的材料和工艺,一旦成熟,代表着未来所有屏幕均可折叠,从口袋掏出一张纸展开变成一个32寸的大屏大家也不必惊奇,更别提未来还有各种千奇百怪的柔性屏形态,想想还有点小激动。

  话题聊到这,折叠屏之所以一机难求,原因是受限于时代下的技术发展,各家在折叠屏这件事中,投入的精力远比我们想象的要大,华为为了解决铰链问题就花了三年时间,三星则花了十年来研发折叠屏。它们的努力,不仅让折叠屏从概念图中具现化,还带动了这一行业不断发展升级。未来的折叠屏技术,都离不开这行业先驱在无数日夜中打下的基础。此时我们吐槽折叠屏太贵买不起,彼时我们将站在巨人的肩膀上直呼真香。

  折叠屏售价一万多贵不贵?给大家一个参考,曾经笔记本电脑刚进入寻常百姓家时,比现在的折叠屏贵得多,98年一台内存32/64M,储存大小2G的笔记本电脑,售价就要2万。配置高一点的,搭载192M内存,售价5万多。

手机

  但当时的人们并没有觉得这个价格虚高,因为大家都知道,这在未来是能改变世界的产品。回到折叠屏,一万元很贵,但在未来,我们的移动互联生活可能会因此改变,办公、娱乐、游戏等方式,都可能随着可折叠大屏的到来发生翻天覆地的变化。

  再者,没有现在一万多的折叠屏手机,就没有将来千元级别的折叠屏,作为普通消费者的我们,现在只需搬好板凳,准备好钱包,等待未来的惊喜好戏开场,感受科技的魅力。

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