折疊屏的技術(shù)難點(diǎn)在哪里?

掐指一算，距離華為第一臺(tái)折疊屏手機(jī)的發(fā)布已經(jīng)過(guò)去快三年的時(shí)間，為什么折疊屏技術(shù)經(jīng)過(guò)了這些年的發(fā)展，依然一機(jī)難求，而且價(jià)格不低？要探究這個(gè)原因，得從折疊屏本身的技術(shù)說(shuō)起。

折疊屏的難點(diǎn)在哪？

折疊屏需要攻克兩個(gè)技術(shù)點(diǎn)：屏幕、鉸鏈，其中最重要的就是鉸鏈。相比之下屏幕就比較簡(jiǎn)單，一塊能折疊的大屏，聽(tīng)起來(lái)高大上，但并不是難事，OLED屏幕本身具有柔性特質(zhì)，我們目前使用的許多曲面屏手機(jī)，就是折疊屏的beta版，只不過(guò)折疊的部分比較短而已。不難，但還是挺貴。

關(guān)鍵是鉸鏈，為什么折疊屏需要設(shè)計(jì)鉸鏈？不要鉸鏈行不行？

一根筷子折疊，就斷了，一根鐵絲折疊，就彎了。如果把一塊屏幕折疊，會(huì)怎么樣？在進(jìn)行暴力測(cè)試時(shí)強(qiáng)行折疊屏幕是常用手段，結(jié)果要么斷了，要么彎了。

想實(shí)現(xiàn)屏幕折疊，除了需要一塊可以彎曲的屏幕，還必須要有鉸鏈設(shè)計(jì)，也就是我們常說(shuō)的轉(zhuǎn)軸合頁(yè)。鉸鏈設(shè)計(jì)得好，可以弱化折痕，增加折疊屏壽命；如果設(shè)計(jì)不好，可能會(huì)導(dǎo)致屏幕凸起或損壞。

想做一款成熟可運(yùn)用并量產(chǎn)的鉸鏈，難度系數(shù)非常高，甚至于在工程類大學(xué)中，有專門一門課叫做“鉸鏈設(shè)計(jì)”，你細(xì)品，工藝下的制造得有專業(yè)的人才才行。

為什么鉸鏈設(shè)計(jì)這么難？

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，轉(zhuǎn)軸鉸鏈的設(shè)計(jì)十分常見(jiàn)，門、窗、筆記本，甚至連馬桶蓋，都得運(yùn)用到鉸鏈設(shè)計(jì)。怎么到了手機(jī)上，鉸鏈的設(shè)計(jì)就變得那么復(fù)雜了？

大家可以發(fā)現(xiàn)，不管是門窗還是筆記本，其鉸鏈的任務(wù)都是將兩件不同的東西連接在一起，再進(jìn)行折疊，與其說(shuō)是折疊，不如說(shuō)是“蓋”上去。

但手機(jī)就不一樣了，屏幕折疊跟機(jī)身折疊是兩種概念，不然就成翻蓋機(jī)了。想讓手機(jī)中的屏幕實(shí)現(xiàn)高達(dá)幾十萬(wàn)次的折疊，難度簡(jiǎn)直是地獄級(jí)別。難點(diǎn)之一就是折疊和長(zhǎng)度的關(guān)系。

舉個(gè)例子，大家可以拿一張紙，找出紙面中間的位置，然后一只手按住中間位，再將紙張進(jìn)行折疊，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，下面露出的紙面會(huì)比上面的長(zhǎng)，無(wú)法完全對(duì)齊。

這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)平面疊在一起彎折，由于兩個(gè)平面的彎曲半徑不一樣，導(dǎo)致疊在下面的平面會(huì)“變長(zhǎng)”，初中數(shù)學(xué)就有教過(guò)。這就是折疊屏要解決的問(wèn)題之一，不然每次折疊都會(huì)導(dǎo)致下方屏幕變長(zhǎng)，在機(jī)身不變的情況下，屏幕就會(huì)鼓起。

給大家一分鐘思考，如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)近乎違背物理定律的設(shè)計(jì)？別想了，為了解決這個(gè)問(wèn)題，華為足足花了三年的時(shí)間。

早在2015年，華為工程師便開(kāi)始尋訪業(yè)內(nèi)對(duì)于轉(zhuǎn)軸的解決方案，但是在智能手機(jī)普及之后，鉸鏈在手機(jī)上的應(yīng)用幾乎為零，業(yè)內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)軸的研究，還停留在翻蓋機(jī)階段。

鉸鏈問(wèn)題無(wú)法解決，即便屏幕再怎么優(yōu)秀，系統(tǒng)優(yōu)化再怎么到位，也只能當(dāng)平板使用。難道這真是一個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)？

2016年，華為折疊屏項(xiàng)目組啟動(dòng)了第二次研究工作。為了攻克折疊屏手機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)方案，項(xiàng)目組集中了中國(guó)、歐洲、日本等在精密器件制作上富有經(jīng)驗(yàn)的頂尖專家，聯(lián)合攻關(guān)。

在經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次摸索后，華為最終利用超過(guò)100個(gè)組件，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫折疊。在手機(jī)折疊與展開(kāi)的過(guò)程中，華為設(shè)計(jì)的鉸鏈能夠自主根據(jù)折疊的角度，自動(dòng)伸縮，從而保證整部手機(jī)的平整狀態(tài)。

看華為的官方宣傳視頻可知，鏈條沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)其他元器件，整體的長(zhǎng)度拉長(zhǎng)，徐徐變形，形成半圓。在屏幕展開(kāi)時(shí)，轉(zhuǎn)軸又從半圓縮短、變形，成為平面。

更夸張的是，在這么復(fù)雜的情況下，華為還巧妙地將100多個(gè)與散熱、走線相關(guān)的精密元器件包含其中，協(xié)同運(yùn)動(dòng)。一開(kāi)一合間，我們看到的只是屏幕的折疊，但在這背后，有無(wú)數(shù)個(gè)小零件在運(yùn)作，理工生的浪漫你懂嗎？

從這角度看，憑這三年來(lái)的執(zhí)著追求，售價(jià)萬(wàn)元的華為折疊屏，還真不能說(shuō)貴，畢竟這中間付出的人力研發(fā)精力，都可能讓這個(gè)項(xiàng)目不賺錢。

但這還沒(méi)完，折疊屏遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)這么簡(jiǎn)單。確定了鉸鏈的設(shè)計(jì)方案后，如何實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)也是個(gè)問(wèn)題。一個(gè)小小鉸鏈的生產(chǎn)難度，比任何一款手機(jī)都難，因?yàn)榻M件越小，精密程度越高，生產(chǎn)難度就越大。

在生產(chǎn)鉸鏈的時(shí)候，需要解決這些問(wèn)題：

1、鉸鏈零件工藝多樣。鉸鏈需要的十多種金屬零件成型，需要用到MIM、沖壓，液態(tài)金屬等多種工藝成型；

2、精度加工難度高。針對(duì)有裝配精度特征還需要CNC精密加工，由于CNC裝夾定位易變形，關(guān)鍵尺寸難以保證；

3、后制程處理工藝復(fù)雜。CNC加工后還需要后制程處理，例如噴砂，陽(yáng)極處理等工藝；

4、良品率低。因零件多，組裝工序復(fù)雜，公差累計(jì)大，部分零件需要互相配合才能達(dá)到要求，屬于典型的緊密組裝范疇，多道工序后成品良率較低。

同時(shí)，屏幕折疊對(duì)回轉(zhuǎn)精度、摩擦系數(shù)這些要求都特別高，因此對(duì)于供貨商的要求較高，相比于筆記本電腦轉(zhuǎn)軸，手機(jī)鉸鏈轉(zhuǎn)軸的精密、耐用、強(qiáng)度與輕薄規(guī)格均遠(yuǎn)高于筆記本電腦轉(zhuǎn)軸。

生產(chǎn)一臺(tái)還行，但要想量產(chǎn)，同樣是地獄級(jí)別的難度。放棄嗎？當(dāng)然不，縱觀歷史，高鐵、5G、中國(guó)天眼，我們哪一次不是憑著這股不行也要上的勁，才跌跌撞撞沖到了世界的第一梯隊(duì)的。

2019年2月24日晚，在MWC2019華為終端全球發(fā)布會(huì)上，華為正式發(fā)布HUAWEIMate X，采用可折疊全面屏設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)0-180度自由翻折，售價(jià)16999元。華為直營(yíng)店瞬間被擠爆，一機(jī)難求，在二手平臺(tái)上，最高售價(jià)達(dá)到9萬(wàn)元，可見(jiàn)其受歡迎程度。

了解華為為折疊屏所做的一切，再看看折疊屏一萬(wàn)多的售價(jià)，對(duì)比同樣售價(jià)一萬(wàn)多的iPhone 12 Pro Max，其實(shí)一點(diǎn)也不貴。

在折疊屏領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)中，三星就不得不提了。三星可以說(shuō)是最早研發(fā)可折疊屏手機(jī)的廠商。早在2008年，三星便首次展示了可彎曲的OLED屏幕，隨后的CES 2013上，三星展示了可彎曲的AMOLED屏幕手機(jī)原型。

關(guān)注數(shù)碼圈的同學(xué)都知道，從2008年開(kāi)始，幾乎每一年都有三星發(fā)布折疊屏手機(jī)的傳聞。這一傳就是10年，2018年11月，在三星年度開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，三星首次公布了自家的Infinity Flex新折疊顯示技術(shù)。隨后的2019年2月，三星GalaxyFold正式發(fā)布。

三星在折疊屏鉸鏈設(shè)計(jì)上的思路與華為不同，其是以四個(gè)相同嚙合的直齒圓柱齒輪為核心，集合了數(shù)十個(gè)精密機(jī)件組成了鉸鏈系統(tǒng)。聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜，直接上圖。

精密程度不輸華為，但由于過(guò)于精密，一些微小的灰塵都可能造成設(shè)備故障。同時(shí)Galaxy Fold的鉸鏈設(shè)計(jì)缺乏防水、防顆粒物的保護(hù)，以及鉸鏈兩端的7mm缺口，灰塵等外部雜質(zhì)會(huì)很容易進(jìn)入到敏感的AMOLED面板內(nèi)部，從而導(dǎo)致故障發(fā)生。

為了解決這一問(wèn)題，三星將所有Galaxy Z Fold全部進(jìn)行回爐重造，而后相繼推出了三項(xiàng)全新專利，并提出了三方面改進(jìn)措施，根據(jù)三星官方的新聞稿介紹，改良后的 Galaxy Fold 在密封性方面進(jìn)行如下升級(jí)：

在鉸鏈頂部、底部增加防塵帽；改進(jìn)機(jī)身防塵能力；屏幕背部增加金屬加厚層；屏幕表層保護(hù)膜延伸到邊框內(nèi)部。

你看，即使三星擁有目前全球最強(qiáng)大的OLED屏幕研發(fā)條件和完善的產(chǎn)業(yè)鏈，也無(wú)法保證在折疊屏手機(jī)的研發(fā)上擁有100%的把握。但有些錯(cuò)誤并不是毫無(wú)意義，三星在折疊屏這條路上所付出的所有試錯(cuò)成本，都將在日后成為其他折疊屏的教科書。

如何消滅折痕？

至此，鉸鏈設(shè)計(jì)終于解決了折疊問(wèn)題，但隨之而來(lái)，另一個(gè)難題出現(xiàn)了——折痕。

既然要折疊，那么有折痕也是在所難免的，當(dāng)我們認(rèn)為折疊屏與折痕必須并存時(shí)，MOTO出現(xiàn)了，帶來(lái)了MOTO Razr。我們驚喜的發(fā)現(xiàn)，在Razr這款機(jī)型上，折痕幾乎可以忽略。

MOTO的解決方法還是鉸鏈，可見(jiàn)鉸鏈設(shè)計(jì)的重要性。MOTO表示這個(gè)鉸鏈設(shè)計(jì)，就花費(fèi)了他們四年的時(shí)間。從MOTO的宣傳視頻來(lái)看，這款手機(jī)的鉸鏈采用了淚滴形的折疊方案，也就是屏幕中間只是彎曲并不是完全折疊，看看下圖你就能明白了：

摩托羅拉的方案是在屏幕兩側(cè)容納鉸鏈，以便在手機(jī)折疊時(shí)為完美的折疊曲線留出空間。之后聯(lián)想發(fā)布的Yoga Book 2筆記本也采用類似的鉸鏈設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。

這個(gè)轉(zhuǎn)軸可以讓屏幕按照一定的曲線進(jìn)行折疊，同時(shí)解決了屏幕完全對(duì)折時(shí)會(huì)產(chǎn)生折痕，轉(zhuǎn)角過(guò)大時(shí)又無(wú)法恢復(fù)平整的兩難問(wèn)題。

注意了，重點(diǎn)還有嵌入機(jī)框的兩塊彈簧片，在屏幕折起來(lái)的時(shí)候，下半部分的屏幕會(huì)朝著下巴進(jìn)行一段位移，將一部分屏幕面積收納在下巴當(dāng)中。中間轉(zhuǎn)軸部分的屏幕則會(huì)向下凹陷，同時(shí)壓住機(jī)框里的兩根金屬?gòu)椈?，最終在屏幕完全折起來(lái)的時(shí)候折疊處形成類似水滴的形狀。

而當(dāng)屏幕展開(kāi)的時(shí)候，這兩塊金屬?gòu)椈蓵?huì)利用彈性，與轉(zhuǎn)軸一起形成屏幕的支撐面，這就是Razr屏幕無(wú)折痕的秘密。

從目前已知的信息來(lái)看，剛剛發(fā)布的華為Mate X2也是采用水滴形鉸鏈設(shè)計(jì)。不同的是，華為Mate X2采用了目前業(yè)界獨(dú)有的雙旋水滴鉸鏈，通過(guò)多維相控聯(lián)動(dòng)機(jī)制，在彎折處形成一個(gè)水滴式的容屏空間，既實(shí)現(xiàn)了折疊，又保證了展開(kāi)后屏幕的平整。

這兩位選手在研發(fā)上都幾乎消滅了折痕，現(xiàn)在壓力來(lái)到了三星這邊，據(jù)說(shuō)即將發(fā)布的Galaxy Z Fold 3很強(qiáng)勁，可能會(huì)采用新一代UTG玻璃技術(shù)，使其屏幕擁有更高的耐用性和平整度，這下折疊屏也終于可以用上玻璃屏了，但是玻璃不會(huì)一折就斷嗎？莫菲三星還有藏著獨(dú)家黑科技？

鉸鏈解決，折痕消失，這不就是我們一直幻想中的完美折疊屏嗎？功夫不負(fù)有心人，在DSCC發(fā)布的全球折疊屏手機(jī)報(bào)告中，預(yù)計(jì)2020年折疊屏手機(jī)的出貨量將達(dá)300萬(wàn)臺(tái)。折疊屏手機(jī)終于通關(guān)新手村，開(kāi)始走向新世界了。

隨著折疊屏技術(shù)的不斷完善，各種折疊方案的層出不窮，折疊屏毫無(wú)疑問(wèn)將逐漸成為主流。另外，據(jù)稱蘋果折疊屏iPhone最快將在明年發(fā)布。按照慣例，蘋果一般不會(huì)做“第一個(gè)吃螃蟹的人”，當(dāng)它打算推出折疊屏?xí)r，說(shuō)明折疊屏技術(shù)已成熟，甚至量產(chǎn)能力已經(jīng)能覆蓋蘋果動(dòng)輒一億以上的銷量。值得一提的是，有消息指出，蘋果研發(fā)了一種全新的鉸鏈技術(shù)，可以將鉸鏈幾乎完美的隱藏在機(jī)身內(nèi)部。

看來(lái)，我們距離買到平價(jià)折疊屏手機(jī)的時(shí)間應(yīng)該也不會(huì)太久了，以現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展速度，或許再過(guò)多兩年，千元折疊屏手機(jī)的出現(xiàn)是有可能的。

折疊屏是手機(jī)最終形態(tài)？

最后，我們?cè)賮?lái)聊點(diǎn)題外話，之前有同學(xué)問(wèn)過(guò)，折疊屏是不是手機(jī)的最終形態(tài)？確實(shí)折疊屏的出現(xiàn)，讓我們難以想象未來(lái)手機(jī)還能出現(xiàn)怎樣的變化，但科技的魅力就在于，它往往會(huì)讓未來(lái)比你想象中的更驚艷。

你看，折疊屏都還沒(méi)普及，OPPO的卷軸屏都快進(jìn)入賽道了。

卷軸屏之后會(huì)有什么，我們想象不到。如果現(xiàn)在帶著折疊屏或者卷軸屏回到過(guò)去功能機(jī)時(shí)代，估計(jì)那時(shí)候的我們會(huì)以為這是外星高智慧生命的產(chǎn)物，而從功能機(jī)到折疊屏、卷軸屏這中間的跨度，也不過(guò)是十幾年而已。

更重要的是，現(xiàn)在折疊屏手機(jī)正經(jīng)歷著快速的技術(shù)提升，眼花繚亂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷推陳出新的材料和工藝，一旦成熟，代表著未來(lái)所有屏幕均可折疊，從口袋掏出一張紙展開(kāi)變成一個(gè)32寸的大屏大家也不必驚奇，更別提未來(lái)還有各種千奇百怪的柔性屏形態(tài)，想想還有點(diǎn)小激動(dòng)。

話題聊到這，折疊屏之所以一機(jī)難求，原因是受限于時(shí)代下的技術(shù)發(fā)展，各家在折疊屏這件事中，投入的精力遠(yuǎn)比我們想象的要大，華為為了解決鉸鏈問(wèn)題就花了三年時(shí)間，三星則花了十年來(lái)研發(fā)折疊屏。它們的努力，不僅讓折疊屏從概念圖中具現(xiàn)化，還帶動(dòng)了這一行業(yè)不斷發(fā)展升級(jí)。未來(lái)的折疊屏技術(shù)，都離不開(kāi)這行業(yè)先驅(qū)在無(wú)數(shù)日夜中打下的基礎(chǔ)。此時(shí)我們吐槽折疊屏太貴買不起，彼時(shí)我們將站在巨人的肩膀上直呼真香。

折疊屏售價(jià)一萬(wàn)多貴不貴？給大家一個(gè)參考，曾經(jīng)筆記本電腦剛進(jìn)入尋常百姓家時(shí)，比現(xiàn)在的折疊屏貴得多，98年一臺(tái)內(nèi)存32/64M，儲(chǔ)存大小2G的筆記本電腦，售價(jià)就要2萬(wàn)。配置高一點(diǎn)的，搭載192M內(nèi)存，售價(jià)5萬(wàn)多。

但當(dāng)時(shí)的人們并沒(méi)有覺(jué)得這個(gè)價(jià)格虛高，因?yàn)榇蠹叶贾?，這在未來(lái)是能改變世界的產(chǎn)品?；氐秸郫B屏，一萬(wàn)元很貴，但在未來(lái)，我們的移動(dòng)互聯(lián)生活可能會(huì)因此改變，辦公、娛樂(lè)、游戲等方式，都可能隨著可折疊大屏的到來(lái)發(fā)生翻天覆地的變化。

再者，沒(méi)有現(xiàn)在一萬(wàn)多的折疊屏手機(jī)，就沒(méi)有將來(lái)千元級(jí)別的折疊屏，作為普通消費(fèi)者的我們，現(xiàn)在只需搬好板凳，準(zhǔn)備好錢包，等待未來(lái)的驚喜好戲開(kāi)場(chǎng)，感受科技的魅力。
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