可折叠屏幕为何有“柔性”

2020-06-01姚丁杨

百科知识 2020年7期

姚丁杨

在2016年HBO发行的科幻类连续剧《西部世界》中，有一款可折叠手机炫出了让人大饱眼福的黑科技玩法—这款手机共有三折页，它可以折叠为单块屏幕使用，也可以两块屏幕组合使用，还可以三块完全展开，变成大屏使用。这款手机的黑科技玩法衍生出很多极具创意的剧情看点，让观众大呼过瘾。科幻剧中天马行空的想象，也引起了人们对可折叠屏幕手机的关注。

神奇材料让手机屏幕不再“硬邦邦”

2019年2月，三星公司发布了旗下首款折叠屏手机—Galaxy Fold。这款手机采用了内折式折叠屏设计，展开状态下是一块7.3英寸显示屏，合起状态下则是一块4.6英寸外屏。三星Galaxy Fold可实现目前传统手机的所有功能，也是全球首款综合了手机和平板电脑两种形态的折叠屏量产机型，这意味着折叠屏手机正式走进了消费者视野。

与普通智能手机“硬邦邦”的屏幕不同，折叠屏手机的最核心特色就是采用了柔性显示触摸屏，这种柔性显示屏是在柔性OLED的基础上，将原本刚性的保护玻璃变成了可弯折的柔性材料。

为了达到理想的折叠屏效果，选用的柔性材料不仅要有良好的柔韧性，还要具有低厚度、高硬度、高透光及耐高温的特性。低厚度很好理解，屏幕的厚度越大，折叠起来越不方便，还容易出褶子；高硬度也是重点，生活中会在各种环境中使用和存放手机，所以对于手机的盖板玻璃来说，耐刮擦是非常重要的特性；高透光主要是为了保证良好的显示效果；高耐温则是出于材料加工过程中可能会采用热喷涂、热蒸镀工艺的考虑。总之，折叠屏手机对屏幕柔性材料的各项要求都很高，究竟是什么材料能担当起如此重任呢？

答案是一种高分子材料，学名聚酰亚胺（Polyimide，简称 PI），它是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚合物。别看聚酰亚胺（PI）这名字普通，它可谓十八般武艺样样精通，我们看看它都有哪些超强本领：

1.具有优异的耐高低温性能，可以在-200℃～300℃之间长期使用；

2.具有很高的力学强度，是塑料中的佼佼者；

3.具有很好的电绝缘性能和低介电常数，可在微电子器件中大显神威；

4.具有无毒、环保的特点，安全可靠。

用聚酰亚胺加工成的无色薄膜，是折叠屏手机屏幕材料的首选。近年来，各国都在研究、开发及利用聚酰亚胺，并将聚酰亚胺列为“21世纪最有希望的工程塑料”。鉴于其优异的性能，聚酰亚胺又被称为“解决问题的能手”，人们普遍认为“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”。

电路板为什么能弯曲

不过，聚酰亚胺材料只是解决了手机屏幕的问题，折叠屏手机还有一个大难题就是手机内部元器件（比如电路板、电池）也需要适应可折叠屏幕的要求，并拥有一定的柔韧度。这就需要制作出可弯曲的电路板，同时内部元器件也要能够经受大量的弯曲和非弯曲循环，从而避免折叠时被损坏。

根据三星公司早前申请的专利，他们是通过设计一种“铰链结构”来解决这个问题的。这种铰链的学名是“MIM转轴”，用它配合柔性可折叠屏幕可最终实现手机的折叠，其中铰链的齿轮结构保证整体折叠结构的可靠性，并且提供相应的阻尼效果，让折叠屏手机可在不同翻折角度下实现阅读和操作。

然而，三星目前的这款折叠屏手机还是有一些显而易见的缺陷，比如整体机型厚度大，略显笨拙，拍照画质受厚度制约；电池容量小，续航能力一般；大显示屏中间会有一个非常明显的折痕，影响使用观感。

当然，最大的挑战还是手机折叠开合的耐用性，三星曾表示Galaxy Fold经过了20万次折叠的实际测试，也就意味着在每天开合100次的情况下，5年内不会出问题。但从目前的实验数据来看，可折叠屏幕在折叠达到一定次数后，便会出现亮度、对比度大幅降低的情况。同时，铰链的耐用性也是很大的问题，随着每次开合的磨损，达到一定次数后，铰链性能会出现下降。总之，折叠屏手机在未来仍有巨大的改进空间。