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《联想柔性电子产品技术白皮书》正式发布!

发布时间:2020-10-09 访问次数:610次 来源:联想集团 分享:

近日,联想集团正式发布了《联想柔性电子产品技术白皮书》,全面介绍了联想在柔性技术领域的布局、研发和产品化成果,以及对柔性技术和行业发展的观察和洞见。

 


联想集团是业界最早进行柔性技术和产品研究的公司之一,从关键部件——屏幕和转轴,到系统设计;从概念原型到商用产品,从产品形态到全生态系统,联想不断引领着柔性设备的创新和行业的发展。

 

早在 2015年,联想研究院就启动了柔性技术相关研究。2016年,在联想创新科技大会上,联想研究院推出了业界第一个真正可弯可折的柔性设备原型CPlus和Folio。去年,全球首款折叠屏翻盖手机motorolarazr 2019惊艳问世。紧接着,在今年的国际消费电子展(CES 2020)上,联想发布了“重新定义折叠屏”的ThinkPadX1 Fold折叠屏电脑。今年9月10日,第二代motorola razr 5G可折叠刀锋手机在中国上市。

 

联想柔性技术研发历程

 

这部白皮书是对联想多年柔性技术研发和产品化经验的全面总结,同时也是联想对柔性技术行业发展的深度观察和前瞻展望。

 

白皮书从不同维度将柔性产品进行了分类,系统介绍了联想与业界多款柔性产品以及原型机,全面剖析了柔性产品的发展历程以及发展现状。

 

联想柔性产品技术原型

Lenovo CPlus和Lenovo Folio

 

白皮书指出,2016年, 在联想创新科技大会上,联想研究院推出了业界第一个真正可弯可折的柔性设备原型 CPlus和Folio(均为外折)。

 

CPlus是一款类似手环的穿戴式设备,搭载4.35英寸的AMOLED屏幕,分辨率480*1120,嵌入式ESIM卡,支持自由切换网络。支持自动切换手机/手表模式。CPlus柔性骨架的设计来源于手表表链的灵感,在各活动关节处添加连动机构并调配适当阻尼, 使其能够配合不同使用者的佩带情况。为了使CPlus能够将弯曲的形状最大化呈现, 针对主板, 小板, 电池等不可弯曲的区域进行了不同大小的区隔, 并以 FPC 作为电路链接。CPlus系统软件支持智能手表和智能手机双工作模式,为穿戴模式和手机模式设计了相应的交互方式和交互界面,并设计了大量创新的使用场景。

 

Folio可以通过折叠在5.5英寸和7.8英寸之间切换。分辨率为1920*1440,采用高通骁龙800处理器。如果将Folio屏幕进行折叠,其用户界面会自动调整为智能手机模式。使用这一模式进行拍照时,折叠后置的屏幕可供被拍摄者预览拍摄效果。Folio搭载联想自研的手机和平板双模态操作系统,让用户在两种形态间随心切换与使用。

 

在持续的可折叠技术积累的基础上,从原型到产品,2019年,联想的柔性设备开始产品化。2019年11月,联想发布了可折叠屏幕的新一代摩托罗拉 razr 刀锋翻盖手机(内折)。摩托罗拉Razr 不是将平板电脑折叠成手机大小,而是将常规尺寸的智能手机对折成了尺寸更小,更易于携带的形态。为此,联想研究人员创造性地提出了水滴形柔性屏幕堆叠技术,并基于水滴形柔性屏幕,研发出了Razr星轨转轴。

 

除了折叠屏手机moto razr,在CES2020,联想还发布了其首款可折叠个人电脑ThinkPad X1 Fold。这是世界首款运用柔性屏幕的13.3英寸可折叠个人计算机, 对于联想而言是一个重要的里程碑。ThinkPad X1 Fold运行Windows 10 Pro,用户可以在单一全屏视图或双屏模式之间切换。在横屏状态下,ThinkPad X1 Fold的屏幕会展开到最大尺寸,用户可以使用无线键盘,获得类似笔记本电脑的体验。在竖屏模式下,用户可以选择将整个屏幕折成一个角度,屏幕下半部分打开虚拟键盘,像在传统笔记本上一样打字。X1 Fold还配有一个蓝牙键盘,可以磁性吸附到显示器的下半部分。当屏幕折叠起来时,键盘还会填补两部分屏幕折叠后留下的间隙。

柔性关键技术:屏幕与转轴

除了柔性设备原型和产品,《白皮书》还对柔性产品的关键技术进行了详细阐释,通过结合联想自身实践,从屏幕和转轴两大角度介绍了柔性技术的发展和研发成果。

 

白皮书指出了折叠屏幕几大性能指标,主要包含弯折性能、表面及抗冲击性能、平整度及恢复性能、折叠屏各性能之间的平衡等。

 

除此之外,白皮书还指出了柔性折叠屏的技术发展路线。从技术发展角度来讲,当前柔性屏发展处于第二阶段。

 

在屏幕方面,不论是柔性设备原型CPlus和 Folio,还是motorola razr,联想都取得了许多重要的研发成果。CPlus弯折半径是15mm,Folio是外折的可折叠智能设备,弯折半径5mm。CPlus作为一款腕带智能设备,其弯折半径(R15)较大,技术难度较小,屏幕采用了较成熟的POLED叠构,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。但Folio则不同,由于当时业界开发的屏幕叠构主要是针对内折应用,如果将这样的叠构应用于外折,屏幕的触控因为受到拉应力而容易失效。为了实现外折,联想研究院对显示叠构进行了调整。

  

motorola razr产品采用了内弯屏幕,要求手机能够实现完全闭合,且闭合时翻盖部分和底座之间无明显间隙。为此,联想研发人员创造性地提出了水滴形柔性屏幕堆叠技术,并基于水滴形柔性屏幕,研发出了motorola razr转轴。

  

验证motorola razr柔性屏的堆叠设计是否满足最终产品的使用要求,需要借助动态弯折测试系统和静态弯折测试系统。然而市场上只有适用于U形弯折形状的动态弯折测试设备,并没有适用于水滴形弯折形状的通用弯折测试设备。

 

为此,联想研究人员自主研发了适用于motorola razr 水滴形的动态弯折测试系统和静态弯折测试系统。该测试系统不仅应用于联想内部设计开发验证,而且已经商业化并装配到屏幕供应商的量产产线上,以支持motorola razr屏幕的大规模生产。该测试系统是基于motorola razr转轴而设计的,因此可以很好地模拟屏幕在最终手机产品中动态弯折过程中的应力分布情况。

 

基于上述弯折测试设备,对motorola razr柔性屏单体进行了性能测试,motorola razr折叠屏的叠构成功的解决了水滴形弯折形状给弯折性能带来的挑战,助力联想成为全球第一个成功发布和发售基于水滴形弯折形状的折叠手机的品牌。此外,柔性屏的表面平整度性能也是相当出色的。Motorola razr手机还被业界誉为第一款无可见折痕的折叠手机。

 

除了屏幕技术,转轴是柔性设备的另外一项关键技术。柔性转轴有多个关键参数作为开发指标,比如弯曲半径、开合形式、转动扭力、中性面、边框宽度、柔性转轴寿命、平面度、转动噪音等。白皮书详细介绍了柔性转轴的分类,包含外折转轴设计、全段弯折设计、内折转轴设计、内折笔记本电脑柔性转轴等。联想先后尝试过全段折弯,外折转轴,内折转轴(包括中大型尺寸),以适应不同的产品,未来会持续探索各种折叠装备实现的可能性。

 

比如,联想柔性设备技术原型Folio第一代(2016)与第二代(2017)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第二代转轴方案更针对多瓣结构,轨道结构,同步结构,扭力结构,以及动态补正结构进行突破的设计, 相比第一代方案,在表面平整度以及弯折寿命等方面都获明显提升,弯折寿命提升到十万次,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,motorola razr可折叠手机采用了内折转轴设计。

 

内折设计从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ID与携带性。水滴形则能满足ID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年开启了水滴形转轴的内折设计, 并成功运用于motorola razr可折叠手机上。

 

未来的柔性设备

基于柔性设备技术的日益成熟,未来柔性产品的品类也将更加丰富,包含手机、笔记本、电子书、双屏单显示、平板、帐篷等多种使用模式。柔性技术切实解决了用户想要尽可能地扩展屏幕空间,而又不至于使得尺寸变得太大的烦恼。

 

机遇往往与挑战并存。《白皮书》指出,从目前折叠手机的整机架构来看,采用开合设计,通过铰链转轴将两个结构件连接起来,给组装工艺带来了前所未有的挑战。而如何提高柔性屏幕的折叠寿命?如何保证对折中间没有明显的折痕?如何进一步提升用户体验?这些都成为了下一步研究与探索的主要课题。

 

展望未来,随着柔性技术的持续发展和成本的降低,我们相信,未来的柔性产品将会从一个细分的领域,逐渐占据消费类产品的半壁江山。

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