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折叠屏手机从何而来?

陈说
5 年前热点

折叠屏手机从何而来?-锋巢网

如果说 2020 年下半年智能手机市场在万元以上市场有什么新花样的话,就是联想摩托罗拉刀锋(Moto Razr)和三星 Galaxy Z Flip 5G 两款折叠屏手机的对垒,相似的形态和一致的售价,让折叠屏手机这个新品类离大众消费者更近了一步。

因为三星在智能手机产业链上几乎算是全才,从屏幕处理器到存储都能搞定,不过联想需要整合更广的资源来完成刀锋手机,也就是说三星玩的是 Normal 模式,而联想玩的是 Hard 模式,并且吧,联想智能手机份额在全球也是 others 的一员,还能在手机新形态上探索一下(包括之前的拯救者电竞手机)吗,所以甭管折叠屏是不是正确的技术路线,反正先给联想一点鼓励的眼神吧,掌声就先不必了。

其实折叠手机的关键,一是屏幕,二是转轴。前者联想得靠供应链,而后者,恰好是联想的强项,毕竟从 Yoga 系列电脑开始,联想就在电脑上尝试了各种转轴。

而恰好,在刀锋手机上,联想视其转轴技术为核心技术,是区隔其他折叠屏手机的关键所在,联想称之为「星轨」转轴技术。

虽然直到 2019 年联想才将 Razr 手机在国外推出,到 2020 年才改进工艺并将其命名为刀锋手机并向国内供货,但其实联想启动柔性屏幕技术研究比较早,在 2015 年 4 月,专注于未来技术研究的联想研究院,就在内部启动了柔性技术研究,然后在 2016 年的「联想创新科技大会2016」,联想展出了业界首个真正可弯可折的柔性设备原型 CPlus 和 Folio。

在手机这条线之外,联想也在 CES 2020 上发布了 ThinkPad X1 Fold 折叠屏笔记本。

虽然联想开展柔性屏幕研究很早,概念产品展出也很早,但是和如今已经量产的刀锋手机相比,技术路线其实是完全不同的。

CPlus 是一款类似手环的穿戴式设备,其屏幕弯折半径较大,屏幕采用了较成熟的 POLED 材质,只是将 POLED 的玻璃盖板替换为柔性盖板,即可满足 CPlus 的弯折需求。

Folio 则有所不同,由于当时业界开发的柔性屏幕主要是针对内折应用,如果应用于外折,屏幕的触控传感器容易因为受到拉应力而失效。为了实现外折,联想研究院对显示结构进行了调整,将中性层的位置从显示层上移至触控层。根据应力仿真结果,确定可以通过减薄偏光片厚度的方式来实现中性层位置的上移,故此方案成为 Folio 原型设备的最终方案。

在最关键的屏幕折叠角半径尺寸上,CPlus 的屏幕弯折半径是 15mm,Folio 弯折半径 5mm。但这条技术路有一个瓶颈:柔性屏幕的折叠角度再小,也无法像纸张一样折成锐角,如此一来内折设备就没办法做到无缝隙的折叠,无法规避外折设备屏幕容易划伤的缺点。

除了屏幕技术,转轴也是柔性设备的另外一项关键技术。

Folio 两代概念机针对多瓣结构,轨道结构,同步结构,扭力结构,动态补正结构采用了不同的设计。Folio 第二代转轴在表面平整度以及弯折寿命方面都获得了明显提升,转轴弯折寿命达到十万次,已能满足产品化指标。

与 Folio 同时开发的 CPlus 是另一种形式的外折设计,相对 Folio 只在中段进行弯折, CPlus 作为手机/手表的二合一装置,需要全段外折的设计以满足配戴的需求。CPlus 转轴设计包括三大关键技术:偏心转轴,变轴距阻尼微控制锁紧结构,以及柔性骨架。

不同于 CPlus 和 Folio 的外折转轴设计,产品化的刀锋可折叠手机采用了内折转轴设计。

内折设计根据屏幕弯折型态分二大类: U 形/水滴形。U 形设计对屏幕要求较低,转轴结构也较简单,但整机的造型在闭合时会空出很大的空间,整机闭合厚度多出弯折直径,不利于工业设计与携带性。水滴形则能满足工业设计与携带性需求,但对轴的设计和屏幕模块的特性都有较大的挑战。因此联想从 2017 年开启了基于水滴形屏幕的转轴内折设计。

从 2017 年开始,联想一共为折叠屏 Razr 设计了 5 种类型 20 多版转轴。其中 C 转轴是仿造联想 YOGA 系列笔记本做的转轴,但因为会让人想起 YOGA 而非 Razr 被放弃了。A 转轴采用钢板结构支撑,但中间为屏幕折弯留出了两个中空区域,展开后手按上去偏软,也被放弃。D 和 E 则同样采用钢板结构,分别用了五片和三片钢板,但结构比较死板又会增加重量。而采用滑动结构且同样有钢板支撑的 B 转轴方案成了最优解。
最终呈现到消费者面前的,就是刀锋手机了。

最终的结果是,刀锋手机在折叠时,柔性显示屏可以按照星轨曲线进行折叠,解决了屏幕完全对折时折痕无法消除,转角过大折叠时又无法平整的矛盾。

如果互联网有记忆的话,就会想起第一批折叠屏手机折叠耐用性翻车的事情。后发的联想自然知道,这是折叠屏手机的阿喀琉斯之踵,什么参数性能成像都不重要,最重要的是品控和耐用性不要出问题。

在联想武汉生产基地测试中心,刀锋手机的生产和测试都在这里,其中最重要的一项测试就是转轴寿命。实验室数据是,刀锋手机的星轨转轴寿命达到 20 万次以上,按照每天开合手机 200 次计算,足够用户使用两三年了。

但这一切都并不容易,因为在年初的时候,武汉是疫情中心,整个城市封锁,生产经营活动完全暂停。而联想武汉生产基地测试中心是联想的生产重镇,每年以千万计算的手机平板从这里走下产线,全球每出货的 10 台联想手机里就有 6 台是来自于联想武汉产业基地。

在 9 月 10 日举行的摩托罗拉刀锋 5G 折叠屏手机下线仪式上,联想集团董事长兼 CEO 杨元庆说:

几个月前,这里(武汉)还是新冠疫情的风暴眼,而现在,这里已经成为了中国经济疫后发展的风向标。

在 3 月武汉疫情逐渐控制住了之后,武汉生产基地测试中心就实现了万名员工到岗,到了 4 月武汉解封之后,这里迅速实现了 100% 满产,到了 6 月,联想自主开发的 5G+IoT 自动化组装标杆线「量子线」投入使用,接着就是 9 月份刀锋手机在武汉量产下线。

这就是产品研发设计之外的另一个故事:中国制造和中国智造。

因为刀锋手机形态复杂,零件精细且多样,传统的产线无法满足生产要求,所以联想为它开辟了全新的人工组装产线,也就是说,相比于其他的手机,刀锋手机生产的人工环节要多不少。

联想武汉产业基地负责人齐岳说:今天我们下线的是 Razr 5G 折叠屏手机,而在 2005 年在 Moto 推出第一代 Razr 的时候轰动也很大,但它就是普通的 2G 手机。当时手机线路板上不到 300 颗元器件,只不过因为有一个铝合金外壳,所以非常硬,加上比较薄,就很帅,但是它的功能真的非常简单。

现在这个 5G 折叠屏手机,里面的元器件已经有 1200 多个了。它有两个屏幕、两个摄像头,手机复杂了这么多,但组装手机的人并没有聪明多少。所以,质量怎么保证?

这个答案不能指望人的精准度达到机器水准,也不能指望机器有人的弹性,而是二者的配合。

一般来说,一条普通手机生产线上会有 50 多人,而 5G 加上折叠屏使得刀锋手机产线需要一百多人来组装。齐岳表示:

在目前阶段,这是一个新创的产品,生产并不会非常行业化和标准化。你可以理解成这是在做爱马仕,生产过程中包含手工部分。但是手工生产并不代表低端,我们做这条生产线的员工都是千挑万选出来的。有些生产会使用机器实现自动化,有些生产就需要人工生产,我们也在不断平衡。我相信随着产品迭代,会更多引入自动化,但高端的产品也一定意味着工艺流程不会特别简单。

因为刀锋手机选用了异形柔性屏幕,屏幕在贴合时需要 100% 的精准定位,每块屏幕仅有一次组装机会,如果屏幕组装的过程中出现任何偏移或歪斜,就会因撞到边框而出现分层,导致屏幕直接报废。

面对高精度的组装要求,联想武汉产业基地通过导入 CCD 视觉组装技术,应用 3D 视觉预先识别零部件的曲面特征,再通过大数据将识别结果与后台准确数据进行对比,最后由系统 AI 精准计算每一个相邻配件间的距离、进行自动校准后再做最后的高精度结构贴合。

而今年突如其来的疫情对工厂的智能化提出了更高的要求,即便联想武汉产业基地能够迅速复工复产,但是在疫情初期还是不可避免地受到了影响。

「量子线」的出现,能够通过设备与设备、人与设备的灵活互换,可快速调整产线的工艺流程以及参数,实现生产不同型号产品间的切换。也就是说,这个产线的弹性更强了。

说到底,还是新技术的引入,这条产线上在高速率、海量接入的 5G 技术支撑下,无论是生产线上员工操作细节,还是自动化产线上的传感器数据都可以实现本地收集、本地管理。另外,SIoT、3D 仿真、Face ID 技术的加入,也能提高产品的交付质量。

最终,3C 设备组装产线的自动化率得到了 2 倍的提升,与传统产线相比,人员精简 45%。

中国早已经是世界上最大的智能手机消费国家和生产国家,同时也是移动互联网最大的受益者之一,同时,在这里也有最熟练的产线工人,以及不断革新的新技术应用。

联想在武汉生产手机,并出口全球是中国产业链地位的一个缩影,也正如齐岳所说的:联想在全球布局了 30 多家工厂。但是坦白说,中国还是联想的大本营。第一,联想是中国公司,第二,联想在中国有完整的供应链,无论是电脑、手机,还是平板,联想的整个供应链都在中国。

烽巢网注:本文来源于微信公众号 爱范儿, 作者 : 刘学文 李晨

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