圖/Celine
文/檸檬
過去,智慧型手機多以高硬度玻璃與金屬機身問世,一摔就有碎裂風險。近年市場上出現了能自由開合的折疊手機,展開有大螢幕、折起方便帶著走,今天就來了解折疊手機的機密吧!
發光顯示 外層保護
螢幕要能彎折,必須克服兩個核心零件的物理限制。第一是發光顯示層:傳統液晶螢幕疊了背光板(負責發光的底層)、液晶層與濾光片等多層硬結構,無法彎折;折疊手機改用OLED(有機發光二極體),每個小光點(畫素)自己會發光,不需要厚重的背光板,發光結構因此能做在極薄、有彈性的塑膠基板上,整片發光層就能彎曲了。第二是外層保護:只用塑膠會不耐刮、偏軟,材料科學家於是研發出超薄可撓式玻璃(「撓」可以理解為彎曲)。材料愈薄愈容易彎而不破,厚度僅約30至60微米,跟一根頭髮差不多,薄到能反覆彎折而不碎裂,又保住玻璃的硬度。
解決材料後,問題就是要怎麼開合了?如果直接螢幕對折,折線中央(折疊軸心)會承受集中的拉伸與壓縮應力,輕則留下折痕,重則斷裂。關鍵在關節處的鉸鏈設計,早期的圓弧形轉軸讓螢幕中心被大力擠壓拉扯,很容易凹陷。現在普遍改用水滴型鉸鏈,手機折起時,機械構造引導螢幕滑進預留空間,在軸心處彎成水滴般的溫和弧度,避免折死、分散破壞力。雖仍會留下輕微折痕,但折疊壽命通常可達20萬次以上,日常使用綽綽有餘。
除了結構,折疊手機的螢幕規格還藏著一個數學祕密。例如,手機從折起時的6.2吋展開變成7.6吋,數字只多一點點,為什麼看起來面積翻倍了?關鍵在於,螢幕的「吋」量的是對角線,而不是面積。
想弄懂這個祕密,我們可以拿兩條長10公分、寬2公分的長條餅乾來排排看。
第一種排法:把兩條餅乾頭尾相接,變成一條長20公分、寬2公分的細長條。它的對角線約20.1公分,因為形狀又細又長,對角線幾乎就跟長度一樣。
第二種排法:把兩條餅乾並肩靠在一起,變成長10公分、寬4公分,形狀方正許多。它的對角線約10.8公分。
面積真相 欺騙直覺
兩種排法用的餅乾一樣多,所以面積完全相同,但是對角線差了將近一倍!這說明對角線的長短,跟面積大小不一定成正比,形狀愈細長,對角線的數字就愈「虛胖」。折疊手機正是利用這個特點,手機折起來的時候,螢幕細長,就像第一種排法,6.2吋的對角線聽起來不小,實際面積卻很有限。展開之後,螢幕變得方正,就像第二種排法:對角線只從6.2吋變成7.6吋,看起來只多一點點,面積卻直接翻倍,數字欺騙我們的直覺,面積才是真相。
折疊手機的問世,展現了材料科學、機械工程與空間幾何的完美整合。它打破了傳統硬質螢幕的限制,大螢幕與好攜帶從此可以同時擁有,成為當代工業設計的代表性里程碑。