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折叠屏手机技术如何工作:Fold 9时代设备内部的工程设计

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Samsung Galaxy Fold7 Main Screen
图片: Megapro17 · CC0 · Wikimedia Commons

要点

折叠屏手机能够弯曲,是因为其OLED面板建立在柔性塑料膜上,并覆盖有超薄玻璃而非刚性盖板透镜,由精密金属铰链(含数十个活动部件)保持打开和关闭状态。关于下一代Galaxy Z Fold的传言指向更薄的机身和新的玻璃结构,旨在使屏幕折痕线更不明显。

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关于Galaxy Z Fold 9的搜索量在上升,因为三星观察人士正在交流关于其厚度、电池和摄像头的早期泄露信息。这些传言背后都存在同样的基本工程问题,所有折叠屏制造商都在试图解决这个问题:如何制造能够弯曲数千次而不破裂、不永久褶皱、在手中也不会感到脆弱的屏幕。

逐层分析:真正弯曲的是什么

根据三星对其折叠屏手机的解释,内部折叠屏幕由超薄玻璃(UTG)覆盖,该公司将其描述为"一种异常灵活的材料,专门为折叠显示屏的独特需求而设计"。这取代了普通手机屏幕上使用的刚性玻璃或蓝宝石盖板透镜。设备的其他部分保持传统的刚性玻璃:在Galaxy Z Fold7和Z Flip7上,三星在前屏上使用康宁Gorilla Glass Ceramic 2或Gorilla Glass Victus 2,在后屏上使用Gorilla Glass Victus 2,因为这些外部面板不需要弯曲。

一个精心打造的定制脊柱或铰链,让你能够打开和关闭手机。

— Samsung,折叠屏手机购买指南

三星还注意到了一个刻意的设计细节:当折叠手机关闭时,铰链将玻璃的两个半部分保持略微分离,这样它们永远不会直接接触,这减少了摩擦痕迹和两个屏幕边缘原本会相互摩擦的地方的破损风险。

褶皱问题及两种竞争性解决方案

折叠屏弯曲处的可见线一直是该类别最持久的抱怨。显示屏制造商同时在寻求多种解决方案。SamMobile针对Galaxy Z Fold8报告的一种方法是"双UTG"结构,它在OLED面板的顶部和底部都放置超薄玻璃,而不仅仅是顶部,并结合优化的层压结构、改进的光线散射和一个激光钻孔微孔背板,以分散机械应力。SamMobile的报告称,与Galaxy Z Fold7相比,这种方法可将褶皱可见性降低大约20%。

Android Authority描述的另一种更具实验性的方法被称为CTG或中心蚀刻薄玻璃。与其制造整个超薄玻璃片均匀变薄不同,CTG仅使每次折叠时实际弯曲的狭窄部分变薄,而折痕两侧的玻璃保持更厚和更刚硬。该媒体报道称,这旨在降低应力集中,恰好在重复折叠造成最大损害的地方,同时保持面板其余部分更坚固——尽管围绕使厚度过渡对眼睛和触感不可见的制造挑战据报道仍在解决中,该技术仅被描述为未来设备(如Galaxy Z Fold9系列)的候选技术,而非确认的功能。

铰链内部:数十个精密部件

可以说,机械铰链与显示屏本身一样复杂。ITES China发布的工程分解(关注为可折叠Apple设备开发的铰链设计)发现,高端水滴形或多轴铰链通常包含50到100个单独的精密部件,包括凸轮、同步小齿轮、连接件、锁定部件、摇臂和销钉。这些部件中的大多数由金属注射成型(MIM)17-4PH不锈钢制成,壁厚为0.4至1.0毫米,尺寸公差紧至±0.01至±0.03毫米。该报告还指出,在整个行业范围内,在该公差下实现一致的制造质量是困难的,引用了所审查的Apple部件的铰链生产良率约65%,相对于85%的目标。

关于Galaxy Z Fold 9的传言

以下Galaxy Z Fold9的详细信息均未被三星官方确认;它们来自早期泄露和报告的原型。由SammyGuru引用的内线人士@kro_roe描述了展开时厚度3.9毫米、折叠时7.9毫米的目标,比Galaxy Z Fold8的4.5毫米和9.7毫米要薄。同一报告还提到可能从Fold8的45W跳升至60W有线充电,并表示三星正在考虑为内屏幕采用屏下摄像头以移除可见的打孔摄像头。

Galaxy Z Fold8对比传言中的Galaxy Z Fold9(未确认)
规格Galaxy Z Fold8Galaxy Z Fold9(传言目标)
展开厚度4.5 mm3.9 mm
折叠厚度9.7 mm7.9 mm
有线充电45W60W(传言)

来自Geeky Gadgets的另一份报告描述了一个报告的原型,指向一个重新设计的OLED材料结构,旨在保持整个面板(包括褶皱区域)的亮度均匀,以及显示7.6英寸折叠屏幕、褶皱干扰减少的原型。同一报告列出了其他未确认的数字:内屏约8英寸,外盖屏约6.5英寸,峰值亮度可达3,000尼特,5,000毫安时硅碳电池,采用2纳米工艺的高通Snapdragon 8 Elite Gen 6 Pro芯片,2亿像素主摄像头,IP68防水防尘等级的希望,以及S Pen支持。该媒体将IP68和S Pen框架为正在讨论的可能性,而非最终规格。

为什么耐久性仍涉及权衡

即使有了这些进步,折叠屏仍然是一种折衷。三星自己的购买指南指出,使用这种超薄玻璃结构的当前设备可以弯曲数十万次而不破裂,而在盖板屏幕上使用的单独刚性Gorilla Glass Victus 2被评为可以承受高达2米的跌落,并提供比标准铝硅酸盐玻璃更好的抗划伤性。三星的Galaxy Z Fold7和Z Flip7目前采用IP48等级,意味着对大于1毫米的灰尘颗粒的保护和长达30分钟1.5米水深的浸水保护——低于某些Fold9泄露所期望的完整IP68等级。更薄的玻璃和添加的屏下组件通常会使面板更灵活,但也会引入新的应力集中点,这就是为什么铰链机制、玻璃层压和软件校准继续一起开发,而不是单独开发。

常见问题

什么是超薄玻璃(UTG),为什么折叠屏手机使用它而不是普通玻璃?
UTG是一种柔性玻璃层,三星表示它专门为折叠显示屏而设计,可以替代常规手机屏幕上使用的刚性玻璃或蓝宝石盖,使面板能够弯曲而不会破裂。
为什么折叠屏手机的屏幕仍然显示褶皱?
褶皱来自集中在折痕处的重复机械应力;制造商正在用双UTG层压(面板顶部和底部的玻璃)和实验性中心蚀刻薄玻璃(CTG)等技术来解决这个问题,它仅使弯曲部分变薄。
折叠屏手机的铰链内有多少个部件?
ITES China引用的工程分析发现,高端水滴形或多轴折叠铰链通常包含50到100个精密部件,大多数是金属注射成型不锈钢部件,公差紧至±0.01至±0.03毫米。
Galaxy Z Fold9被确认比Fold8更薄吗?
尚未官方确认。由SammyGuru引用的内线人士报告称,开发目标是展开时3.9毫米、折叠时7.9毫米,而Fold8为4.5毫米和9.7毫米,但三星尚未确认这些数字。
Galaxy Z Fold9会配置屏下摄像头吗?
这是一个早期的、未确认的传言。SammyGuru报道三星据称正在考虑为内屏幕配置屏下摄像头以移除可见的打孔摄像头,但这尚未被三星确认。

来源

  1. Samsung — How Do Foldable Phone Screens Work?
  2. SamMobile — Galaxy Z Fold 8 could use a dual-UTG structure for crease-less foldable display
  3. Android Authority — Samsung's next foldable display trick could make creases much less noticeable
  4. ITES China — Apple's 5.2mm Foldable Phone: The 100+ Precision Parts Hidden Inside Its Hinge
  5. SammyGuru — Galaxy Z Fold 9 & Watch 10: Early Rumors
  6. Geeky Gadgets — Samsung Galaxy Z Fold 9 Rumors

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