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折疊屏背後的「黑科技」

DW 手錶品牌的誕生,源於一次跨越半個世界的巧遇:品牌創始人Filip Tysander在旅途中遇見一位低調謙遜的英國紳士,他著裝優雅簡約,尤其是腕間佩戴的一款古董腕錶,斑駁的織紋錶帶彰顯出雋永格調。因此啟發了Filip新的靈感,他決定建立自己的腕錶品牌,並以這位英國紳士的名字——Daniel Wellington為名。

2 月 24 日,華為在西班牙巴塞羅發佈瞭新一代 5G 手機 HUAWEI Mate X。一時間,折疊屏似乎成為瞭新一代手機的標配。那麼今天,就讓我們扒一扒這裡面到底有什麼「黑科技」。 其實,折疊

2 月 24 日,華為在西班牙巴塞羅發佈瞭新一代 5G 手機 HUAWEI Mate X。一時間,折疊屏似乎成為瞭新一代手機的標配。那麼今天,就讓我們扒一扒這裡面到底有什麼「黑科技」。

其實,折疊屏是柔性屏的一種,是柔性電子技術積累到一定基礎上發展而來。柔性電子是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性基板上的新興電子技術。相對於傳統電子,柔性電子具有更大的靈活性,能夠在一定程度上適應不同的工作環境,滿足設備的形變要求。其應用橫跨航空、消費電子、醫療保健、機器人和工業自動化等多個領域。

柔性電子涵蓋多個交叉學科,所能提供的產品包括柔性顯示屏、化學與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲、柔性電池、可穿戴設備、電子報紙、電子皮膚等多個方向,未來也許能夠改變人們的衣食住行。

柔性 OLED 屏幕是關鍵

折疊屏的概念至少十幾二十年前就有瞭,為什麼直到今年才有折疊屏產品問世?答案也很簡單,那就是 CRT 時代沒折疊可能,LCD 也不太可能折疊,隻有 OLED 顯示屏時代才有折疊的可能,這是 OLED 技術決定的。

簡單來說,OLED 不需要外部發光,那就能減少 CCFL 背光模組,還能減少 TFT 玻璃、C/F 玻璃及一組 0 偏光片,所以 OLED 顯示器結構簡單,更加輕薄,而自發光的特性也減少瞭能耗,黑色狀態下可以做到 0 亮度,這樣對比度超高,而且省電,也沒有漏光問題。

OLED 面板的結構

我們平時彎折東西的時候就知道東西越薄越容易彎折,而且還有一定的韌性,不然再薄也會一彎就斷,OLED 在超薄這方面已經合格瞭,早就可以做到 1 mm 以內的厚度,但使用玻璃基板的話就不容易彎折(不是完全沒可能,最初的柔性屏就是玻璃基板的),所以有瞭柔性 OLED 面板生產線,OLED 面板的基底(襯底)從玻璃改成瞭塑料材質,準確說是一種聚合物薄膜材料。

目前比較熱門的基底材料是聚酰亞胺(PI)膜,它具有優異的熱穩定性、低吸濕性、高強度韌性、絕緣性、阻燃性、耐腐蝕性,而且無毒無污染,是理想的柔性 OLED 面板基底材料。

單純說折疊屏產品其實並不新鮮瞭,因為在曲面屏手機、智能DW 表 防水及DW等行業中早就應用瞭柔性屏,隻不過這種彎折的技術難度稍微低一點,兩側微微彎曲不需要復雜的結構,利用柔性屏自身的可彎折特性就能實現。

繞不開的彎折結構

與曲面屏的彎折相比,現在我們談論的折疊屏難度更大,即便隻是折疊一次,那麼如何連接兩部分屏幕都是個重要的問題,所以說即便面板廠商解決瞭 OLED 面板顯示效果及薄膜基底材料之後,設備廠商還需要考慮如何彎折的問題,這就要涉及到復雜的物理鏈接結構瞭。

折疊屏的幾種方式

在折疊屏沒有上市之前,華為、三星、蘋果以及英特爾等公司早就在申請折疊屏的專利瞭。根據中信證券之前整理過的一些資料,三星及蘋果已經研究過單鉸鏈、雙鉸鏈甚至無鉸鏈等多個方案,還有更科幻的方案——滑動卷曲屏,這個方案倒是接近前面所說的科幻電影中那種抽拉出來的卷曲屏幕概念瞭。

折疊屏終極目標是無縫彎曲、折疊,不過這個還不現實,目前使用的方案以單鉸鏈為主,而折疊方式也有內折、外折兩種,兩傢量產折疊屏手機的華為、三星恰好就是這兩種折疊方案的代表。

折疊屏的挑戰

制作一個耐撞擊、不易破碎、輕薄、便攜的柔性顯示器,能讓人們可以隨時卷起來放進口袋帶走會是一件多麼美妙的事情。但並沒有那麼簡單。

1.硬件挑戰

重量、耗電以及屏幕的交互敏感度,這些都是折疊屏手機現在面對的問題。

以三星為例,三星在折疊後的正面多設計瞭一塊屏幕,多一塊屏幕帶來的耗電與厚度問題不可忽視。

2.軟件挑戰

即使我們跨越瞭硬件層面的物理障礙,軟件層面也要經歷不小的挑戰。眾所周知安卓是一個極為開放的平臺,因此適配和兼容性成瞭開發者比較頭疼的問題。在平板手機時代,適配和兼容都做的不夠完美,更不要提未來「變形」形態的手機瞭。

最近有使用 Mate X 玩王者榮耀遊戲的視頻,屏幕可以隨時折疊開來,不過變成平板模式之後遊戲中的視野范圍似乎更小瞭,所以軟件及遊戲適配方面也是折疊屏手機需要優化的一部分。

一旦屏幕可以折疊,那就可以在保證便攜性上,盡可能提供更大的屏幕,手機也可以實現平板甚至筆記本那樣的屏幕大小,這三種產品之間的界限就會更加模糊。

不止於此,隻要是適用於「把大屏幕放進牛仔褲口袋」這個場景的設備,都會沖著折疊屏的方向去突飛猛進。

比如 switch,一個很好的遊戲機,但現階段問題就是太大,不放包裡根本沒辦法出門。如果 Switch2 PRO 推出的時候,能折疊放進口袋裡,那豈不樂哉?

柔性傳感器

在柔性電子技術中,另一大可能帶來產業革命性變革的技術是柔性傳感器的研制。

利用柔性傳感器和導電體,科學傢可以將外界的受力或受熱情況轉換為電信號,傳遞給機器人的電腦進行信號處理,這樣就可以制作成透明、柔韌、可延展、可自由彎曲折疊、可穿戴的電子皮膚,以便實時精準的監測出人體各項指標。

近日,中科院力學所與大連理工大學和北京航空航天大學的科研人員合作,從力學結構設計出發,研制出適用於可穿戴設備的薄膜貼片式柔性曲率傳感器。這種傳感器可以精確測量被測曲面的動態彎曲曲率和彎曲角度,而且其彎曲測量結果不受拉伸變形的影響,所以在實際應用過程中,不要求傳感器與被測曲面完美粘合,隻需要簡單貼合即可,所以即使是戴手套或穿緊身衣的方式也是完全沒有問題。

同時,這種傳感器也非常適合與穿戴服飾集成,可應用於關節彎曲監測、手勢識別、坐姿監測等柔性智能穿戴設備。

除此以外,該團隊還研發瞭柔性氣壓傳感器,用於檢測高鐵車頭曲面的壓力分佈,超聲波柔性探頭,用於檢測復雜結構的內部損傷;電極式心率傳感器,用於實時檢測心率狀況等。

貼在豬心臟上的柔性傳感器

隨著柔性顯示屏、柔性傳感器等的成功應用,意味著柔性電子開始從理論走向實踐,它可能開啟新一輪的電子器件革命,使人跟機器的距離更加親密。

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