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聯想展示刀鋒手機研發幕後故事:摺疊技術五年磨一劍

原標題:聯想展示刀鋒手機研發幕後故事:摺疊技術五年磨一劍

DoNews 9月15日消息(記者 劉文軒)9月10日,聯想旗下摩托羅拉刀鋒5G摺疊屏幕手機在中國正式發布,在去年全球首款無縫隙內摺疊屏幕手機Razr的基礎上全面升級,再次突破摺疊屏幕手機的發展與體驗。

刀鋒5G是一台全球獨家設計的摺疊屏幕手機,最獨特、同時也是最核心的技術之一,就是集合了聯想研究院與摩托羅拉移動領先設計與技術的「星軌」轉軸技術。而「星軌」轉軸技術的背後,蘊藏聯想持續多年對柔性技術的研發成果。

9月15日,聯想在北京全球總部面向媒體舉辦了「柔性技術媒體開放日」,全面展示了聯想研究院在柔性技術上的持續投入、從未被人所知的幕後故事、以及現今已結出碩果的「星軌」轉軸技術的研發脈絡和前世今生。

聯想可摺疊技術的發展,是聯想研究院和moto攜手並進,精誠協作的結晶。聯想是業界最早進行柔性技術研究的公司之一,早在2015年4月,作為聯想集團內部專註于未來技術研發的聯想研究院,就已經開始啟動柔性技術的前瞻研究。一年以後的2016年,在聯想年度盛會「聯想創新科技大會2016」上,業界第一個真正可彎可折的柔性設備原型 CPlus和Folio正式亮相,聯想研究院取得初步成果。

這之後,聯想集團將柔性顯示技術投入產品化進程。2019年,全球首款摺疊屏翻蓋手機摩托羅拉刀鋒2019驚艷問世。緊接著在2020年國際消費電子展(CES 2020)上,聯想發布了「重新定義摺疊屏」的ThinkPad X1 Fold摺疊屏幕筆記本計算機。

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柔性技術的關鍵:屏幕與轉軸的「雙人舞」
從柔性技術原型,到產品化的摺疊手機與筆記本電腦,融合了聯想在柔性技術領域中持續耕耘取得的獨特經驗,研發過程本身也取得了許多業界領先的技術成果和突破。
在屏幕方面,實際上柔性設備原型CPlus、Folio和摩托羅拉刀鋒手機是不同的技術路線。CPlus 是一款類似手環的穿戴式設備,其屏幕彎折半徑較大,屏幕採用了較成熟的POLED材質,只是將POLED的玻璃蓋板替換為柔性蓋板,即可滿足CPlus的彎折需求。

Folio則有所不同,由於當時業界開發的柔性屏幕主要是針對內折應用,如果應用於外折,屏幕的觸控感測器容易因為受到拉應力而失效。為了實現外折,聯想研究院對顯示結構進行了調整,將中性層的位置從顯示層上移至觸控層。根據應力模擬結果,確定可以通過減薄偏光片厚度的方式來實現中性層位置的上移,故此方案成為Folio原型設備的最終方案。

CPlus與Folio是外折設備,在最關鍵的屏幕摺疊角半徑尺寸上,CPlus的屏幕彎折半徑是15mm,Folio彎折半徑5mm。但這條技術路有一個瓶頸:柔性屏幕的摺疊角度再小,也無法像紙張一樣折成銳角,如此一來內折設備就沒辦法做到無縫隙的摺疊,無法規避外折設備屏幕容易划傷的缺點。

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除了屏幕技術,轉軸也是柔性設備的另外一項關鍵技術。

Folio第一代(2016)與第二代(2017)針對多瓣結構,軌道結構,同步結構,扭力結構,動態補正結構採用了不同的設計。Folio第二代轉軸在表面平整度以及彎折壽命方面都獲得了明顯提升,轉軸彎折壽命達到十萬次,已能滿足產品化指標。

與Folio同時開發的CPlus是另一種形式的外折設計,相對Folio只在中段進行彎折, CPlus作為手機/手錶的二合一裝置, 需要全段外折的設計以滿足配戴的需求。CPlus轉軸設計包括三大關鍵技術:偏心轉軸, 變軸距阻尼微控制鎖緊結構, 以及柔性骨架。

不同於CPlus和Folio的外折轉軸設計,產品化的刀鋒可摺疊手機採用了內折轉軸設計。內折設計根據屏幕彎折型態分二大類: U形/水滴形。U形設計對屏幕要求較低, 轉軸結構也較簡單,但整機的造型在閉合時會空出很大的空間,整機閉合厚度多出彎折直徑,不利於ID與攜帶性。水滴形則能滿足ID與攜帶性需求,但對軸的設計和屏幕模塊的特性都有較大的挑戰。因此聯想從2017年開啟了基於水滴形屏幕的轉軸內折設計, 並成功運用於刀鋒可摺疊手機上。

 

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水滴形摺疊屏屏幕彎折形狀

 

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Folio第二代轉軸

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全段彎折CPlus轉軸

與此同時,聯想研究院在柔性屏幕的工業化測試流程上也做了開創性的工作。一塊柔性屏幕看上去很薄,實際上是有覆蓋層、觸控層、顯示層、光學層等等眾多結構粘合在一起的。在柔性屏幕摺疊、打開的過程中,結構層之間會產生相對滑動,對屏幕的壽命會構成影響。

聯想研究院與產業鏈進行了合作,設計出了獨家的屏幕測試工具與流程,最終驗證出了合格的零部件生產模式,並在武漢生產基地測試中心部署了測試系統。這項開創性柔性液晶屏幕工業化測試流程,結合自動化與人工智慧等工具,最終完成了刀鋒手機的精密設計與組裝製造。

在最終的產品刀鋒手機上,聯想最終完美解決了內折屏幕無縫隙摺疊的難題。刀鋒手機在摺疊時,柔性顯示屏可以按照星軌曲線進行摺疊,解決了屏幕完全對摺時摺痕無法消除,轉角過大摺疊時又無法平整的兩難問題。刀鋒5G手機不僅可以優雅地零縫隙完全對摺,完全展開時屏幕下方的獨家彈性金屬結構將顯示屏拉緊,保持平整,同時消除了影響觀感的屏幕摺痕。星軌轉軸壽命更是達到20萬次以上,使用壽命將不是摺疊手機的阿喀琉斯之踵。

柔性設備未來展望

柔性屏技術是業界聚焦的熱點之一。它打破了傳統屏幕固定形態的束縛,實現了自由摺疊、捲曲,創造了全新的人與物的交互體驗,實現了「機身更小、屏幕更大」的用戶體驗。隨著柔性技術的發展,新的使用場景、新的體驗可能將不斷湧現。比如,捲曲設備、融入環境中的新興柔性設備,在未來,有可能會深刻改變人們的生活和生產方式。