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折叠屏创新突破之关键在哪？
回顾 2-3年前折叠屏手机仅仅是试水市场的产品，更多是品牌技术研发力的象征。尽管目前折叠屏手机的基数仍然很小，可是它正以高端手机新物种的态势逐渐进入大众的视野。CINNO Research预测，2022年全球市场折叠屏智能手机销量有望达1,569万部，同比增长107%，预计2025年超5,700万部。
伴随着千万级别出货量的预测，该市场正在快速发展。除苹果外，主流智能机品牌将在2022年齐集折叠屏手机阵营，这将会是折叠屏手机推向规模化的关键一年。
目前各大面板厂商已经能实现屏幕的柔性弯折，良率也在逐步提升，不过成本仍然有优化空间，而目前折叠屏手机为人诟病的会是折痕与耐用性考验。铰链与盖板技术是解决屏幕折痕问题的关键，也是折叠屏形态终端能否真正经受可靠性考验的所在。
CINNO有幸联系专注在精密电子领域的铰链设计制造企业成都拓米电子装备制造有限公司，与成都拓米集团副总裁、拓米研究院院长张宸浩博士和拓米集团下成都拓米电子装备制造有限公司刘汉青总经理进行了一场深度的交流，了解了折叠屏核心机械部件铰链的现状与未来，还有折叠屏终端的发展前景。
转轴铰链设计难在哪？
铰链等机械结构影响折叠屏手机的开合及折痕控制，而目前主流的折叠屏铰链分为U型铰链和水滴铰链。作为行业的领先者，三星采用U型铰链居多，华为和OPPO则是采用水滴铰链。
三家厂商铰链对比图 （图片来源：网络）
从上图可以明显看出，水滴铰链弯折半径R更大，屏幕折叠时会更加自然。在同样的盖板材质下，折痕相对可以控制得比较浅，此外还能够有效减少屏幕磨损，提高耐用性。
以2021年12月新近推出的OPPO Find N为例，其硬件方面的创新集中在柔性屏和铰链工艺上。OPPO Find N采用的自研精工拟椎式铰链由136个零部件组成，加工精度达到0.01mm，并拥有125项专利技术。精工拟椎式铰链采用了水滴形的设计，在实现贴合的情况下，将屏幕更好收纳。此外，OPPO Find N铰链设计能够实现多角度无级悬停，带来了更好的使用体验。
OPPO水滴铰链 （图片来源：网络）
现阶段转轴铰链的设计技术难点有不少，如开合长度差引起屏幕中部凸起、铰链机构件在弯折时挤压屏体、零部件机构复杂繁琐、机身无法在展开时保持180°平整、设备开合操作不顺畅、无法在特定角度使用设备等。
拓米研究院院长张宸浩博士认为，折痕问题是铰链设计中最受关注的一个技术难题。折痕与铰链形态的选定是有关系的，其决定了折痕的深浅。三星的U型铰链R1.0，注定了会有比较明显且较深的折痕；而OPPO的内折水滴已经接近于R3，所以表现的折痕就比较轻微。
据了解，拓米的铰链设计是从基于屏的角度出发，只要屏幕与铰链的贴合更紧密，那么对折痕的改善是有一定帮助的，此外还可以根据客户的产品定义与功能需求来进行设计。
除了折痕，悬停功能与窄边框也是需要解决的技术问题。针对悬停功能，拓米把悬停机构作为铰链的标准配置，其悬停扭力会根据屏体的参数进行理论计算和仿真，达到最佳手感，又能满足行业内规定的扭力衰减率的要求。
针对窄边框设计，依据目前内折水滴形的形态要求，这使得很多设计没有办法把边框做的很窄，原因在于其弯折半径R更大。拓米依靠自身专利，根据客户的ID设计铰链，可以让中框做到接近无边框状态。
“如何把铰链做得更轻薄和结构简单会是行业共同努力的目标。因为这样才能给终端整体最大程度的减轻铰链这块的重量。此外，还会相应在跌落测试时带来好处。同时，更简单的结构、更少的零部件也能够提升可靠性。”刘汉青总经理表示，“拓米铰链通过轻量化设计和选材，在折叠屏铰链方面可以轻轻松松做到30g以下。”
成本如何下降？
近一两年，折叠屏手机的上量已经带动了柔性产业链上游材料、工艺的演进。单看转轴铰链部分，主要仍然以推出折叠屏手机的品牌企业进行主导设计，此后再交由相关精密电子设备公司进行生产、验证、测试、组装。这一模式下，手机品牌商在技术研发上投入加大，会令其成本大增，加上并没有规模化上量的前提下，成本必然会居高不下。
根据行业消息显示，OPPO Find N铰链为安费诺飞凤通信，单个成本达到800元。“要想真正让折叠屏手机逐步从旗舰走向主流市场，拓米预估铰链成本要下降到300元左右才合适。”张宸浩博士认为。
OPPO Find N （图片来源：网络）
要让转轴铰链的成本有效下降，仍然需要从设计、开发、制造、组装等各个流程着手，同时还需要有效整合上下游产业链的资源，实现规模化效应。
以拓米为例，其从2018年底在成都应用研究院进行转轴铰链的立项，经过了超过3年的设计研发，截止目前，拓米在铰链方面取得了包括内、外、上下、左右折，不同形式的3折等形态的专利。
目前拓米内部已经建立了转轴铰链的模组设计库，形成拓米自有的设计数据库，以此可以大大缩短转轴铰链的设计周期。相比较以往为手机品牌厂商单独设计开模，依靠数据库设计模型，现阶段只要给到相关的参数，拓米便可以在一周内完成细部设计，三周内交付手板样。
“我们为铰链手板样品与模具制作专门成立了精密加工事业部，通过全进口高精密的机床，可以实现从设计、编程、加工、组装等全流程一体化完成，能快速响应铰链手板样品与模具生产的制作能力，大大降低了手板样的制作周期，在保证品质的前提下3周内完成手板样的制作。”张宸浩博士道出当中的秘密。
此外，拓米的铰链设计除了考虑到铰链本身的运动外，还通过与国内各大柔性屏厂合作研发项目进行验证，能让柔性屏按照屏体自身最优的弯折曲线进行弯折。最后在设计仿真上，拓米针对铰链运动轨迹是否符合屏体弯折要求，来判定部件本身强度是否足够，寿命是否达到要求，目的是为了观察屏体在不同铰链设计方案中的应力情况，是否有铰链机构顶到屏体，或是拉扯屏体的风险。
现阶段拓米已经可以提供从铰链设计建模、开发、制造以及组装的全流程服务。以制造为例，其过程当中难点在于零件较小、精度要求高、公差累计较大、良率较低，另由于零件小和精度高的问题，组装难度较大，实现自动化较困难，组装产能低，这并不能单单从制造这一方面去解决，需要依靠设计、制造、组装等方面进行综合考量快速应对改善，把整体难度降低，最终把成本降下来。
下一代铰链如何发展？
折叠屏是手机等终端进行形态创新的重要一步，铰链是当中支撑的一环，那么未来铰链设计会往什么方向发展？“更轻更薄。”张宸浩博士回答。
同时，刘汉青总经理认为，设计简洁化可以用最少数量的零部件实现所有功能，进而带动铰链的轻量化，且铰链一定要占整机的空间越小越好。具体来看，R值变小，机身变薄，且各项指标均需要追求极致。
“当内折R小于1.5，外折R小于3.8，那么铰链的厚度会小于4mm，宽度小于20mm，那么整机的厚度完全能够做到10mm以下，这将会提高便携性，甚至对直板手机市场造成巨大冲击，提高消费市场的接受度。”张宸浩博士举例，“为了给整机外观设计让出最大的空间，铰链还需要做到无边框。以上都是下一代转轴铰链设计需要达到的门槛。”
目前拓米除了拥有内折、外折铰链设计外，还拥有三折，如Z型、C型的铰链设计，同时针对屏幕卷轴也有相应解决方案，分别应用在手机和笔记本电脑上。
拓米铰链方案 （图片来源：网络）
拓米方面认为，目前水滴型的转轴铰链会是折叠屏手机的最优选择，原因在于其搭配UTG玻璃使用情况下，可以进一步提高UTG盖板的耐久性，并解决折痕问题，同时令折叠手机继续变薄成为了可能。
据拓米方面介绍，为了让转轴铰链重量继续减少，在现有MIM+液态金属+碳纤维的组合下，开发MIN+钛合金组合，未来会往MIM+进口高强碳纤维迈进。在维持≥20万次寿命测试的前提下，其重量能够分别减少3.57g与8g。
折叠屏形态的创新规模化风口已至
当前各厂商均加速在折叠屏手机上的探索，三星已推出W/Galaxy Z Fold/Galaxy Z Flip三个系列的折叠屏手机，华为Mate X系列已迭代三款，小米、OPPO也推出了折叠屏手机。
荣耀也在2022年1月推出首款折叠屏新品Magic V；预计vivo将在2022年初发布其首款折叠屏手机产品。2022年将会有荣耀/华为/vivo/小米等厂商或计划推出迭代升级的折叠屏手机，安卓手机阵营会在今年齐聚折叠屏产品线，市场显然会热闹非凡。
此外考虑苹果已申请折叠屏专利，预计苹果未来也或将推出折叠屏手机，不过由于苹果对于折叠屏的参数要求更为严格，目前还是处于预研阶段，真正的量产机型可能会在2024或2025年发布。总而言之，以手机为代表的移动终端行业无疑正向着折叠等形态创新趋势迈进。
随着众多品牌入局折叠屏手机市场，有利于让折叠屏上下游软硬件生态逐步完善。2022年折叠屏手机的销量会进一步增加，随着近两年国内折叠手机着力于解决产品折痕、重量、应用等体验方面的问题，加上供应链技术的成熟和产品成本的下探，将会逐渐解决其高昂的售价与技术体验不成熟的痛点问题。
CINNO Research认为，折叠屏智能手机机型将不断丰富、价格持续下探。未来折叠屏手机产品形态或将以竖折为主，定价下探至5,000-8,000元档位，面向大众中高端市场。而横向内折次之，定位高端商务市场，且以万元左右档位为主。
折叠屏手机成本下降后，终端价格已从1-2万元下探至万元以内，2021年12月发布的OPPO Find N折叠屏手机7699元的售价更是进一步将折叠屏手机价格与普通高端手机拉至同一区间。
CINNO Research数据分析，2025年全球折叠屏智能手机销量有望达5,740万部，年均复合增长率CAGR达66%。未来近2~3年中国市场折叠手机将会迅速发展。
站在2022年折叠屏手机推向规模化发展的上升期，拓米依靠专利技术储备、快速建模能力、精密加工与组装实力，形成了转轴铰链全流程服务体系，不但在折叠屏行业发展大潮中找准并构建自身的核心竞争力，而且能够帮助产业突破折叠屏的创新困局，推动折叠屏往前发展普及。
刘汉青总经理表示，公司正快速扩充产能以应对市场需求，“现阶段手板产能可达到30套每月，模具产能可达到50套每月，MIM件和机加工产能可达到10万套每月，现有手动产线4条，预计组装产能达到300K/M。预计2022年第四季度规划建设无尘车间手动产线5条，半自动产线2条，可以达到半自动扭力预磨、测量，尺寸CCD全检等，产线建成后预计组装产能达到600K/M，可满足未来市场的需求。”
除了手机以外，平板电脑和笔记本电脑，未来也都会往折叠的方向上发展。在可折叠的趋势下，创新与规模化窗口已然开启，各类终端形态将会持续变化，而未来产业链如何发展，不妨拭目以待。
文 | CINNO · 作者 | Kelven
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