Как убрать складку на экране гибкого смартфона

Привет.

Сегодня попробуем представить техническое решение, позволяющее избежать последствий многократного сгибания гибкого экрана. В первой части были предложены решения для смартфона в виде книжки по типу Galaxy Fold. Ознакомиться можно здесь:

В этом материале пофантазируем о ровном экране в смартфонах формата Galaxy Flip.

Как вы наверняка знаете, компания OPPO 14 декабря провела мероприятие, где представила россыпь устройств, среди которых были и смартфоны с гибким экраном. На мой взгляд, модели получились аккуратными и привлекательными.

Я только решительно не понимаю, зачем нужно врезать камеру в гибкий экран при наличии комфортных для видеозвонков внешних экранов. Но, справедливости ради, я нечасто пользуюсь данной функцией. Мои собеседники — как правило, представители старшего поколения и предпочитают телефоны с проводом «пружинкой». Отвлекся. В данных смартфонах (от компании OPPO) на себя обращает внимание практически отсутствующая складка. Инсайдер Ice Universe, которому смартфоны попали в руки еще до презентации, сказал, что науку не обманешь и складка после многократных циклов сгибания/разгибания все равно появится, но подчеркнул: на данный момент этот результат лучший.

Давайте попробуем разобраться, как же OPPO удалось обскакать инженеров Samsung. Для этого пройдемся по патентам китайской компании в данной области.

Иллюстрация выше взята из патента US10705563B2. Получен 7 июля 2020 года. В документе защищались элементы для поддержания половин корпуса на одном уровне без сдвигов и перегибов. Однако конструкция уже неактуальна. На это указывает место складывания экрана, которое изображено максимально нереалистично (учитывая наши сегодняшние знания об этом вопросе).

Также у компании есть патент на фиксирующиеся половины корпуса смартфона-раскладушки.

Предполагалось использовать для этих целей магниты. Но, насколько я понял из первых взглядов на смартфоны OPPO, никаких магнитов там нет.

Далее стоит рассмотреть патент US10545538B2.

Видно, что компания искала себя, не зацикливалась на одном форм-факторе. Впрочем, глядя на опыт Huawei с ее Mate Xs, рискну предположить, что идею делать такой смартфон в OPPO оставили.

Следующий вариант реализации смартфона с гибким экраном компания описывает в патенте EP3355156B1. И на первый взгляд, это чуть более детализированный вариант смартфона из патента, что мы рассмотрели ранее.

Если бы не одна незначительная деталь…

Этот вариант устройства поинтереснее. Экран выполнен с возможностью сгибаться как внутрь, так и наружу. Реализуется все это чудо посредством набора пластин-шестерен и гибкой пружинной пластины:

Далее логично последовало заимствование конструкции у отлично себя зарекомендовавшего Galaxy Fold:

После же осталось только улучшать существующие элементы. Например, в патенте CN114822268A инженеры компании решили заменить металлическую подложку в месте сгиба дисплея на углепластиковую. Причем плетение нитей углеродных волокон таково, что некоторые волокна покрыты слоем проводящей пленки. Это решает задачу поддержания экрана в разложенном состоянии, а также обеспечивает его заземление.

В патенте CN114553989A происходит дальнейшее развитие подложки места сгиба дисплея. Описывается многослойное тело с металлическими связующими полотнами микронной толщины, скрепляющие детали которых расположены попеременно и с интервалами в направлении длины многослойного тела.

Проще говоря, в OPPO предлагают дополнить панель дисплея слоем пружинной сетки, которая будет стягивать место изгиба.

Ну и последним ударом по складке должна стать деталь из патента CN114882798A. Рассмотрим в нем несколько иллюстраций.

Выше показан общий вид складного смартфона в разложенном состоянии. Картинка делает упор на зону сгиба с позицией 351. Нас же интересует то, что спрятано в шарнире 25.

Выпирающая часть 251 нам знакома. На тех немногих фотографиях с презентации ее можно рассмотреть:

Она содержит последний элемент из тех, что призваны обеспечивать смартфону максимально ровный экран.

Это прижимная часть для экрана, которая обеспечивает ему как нужную форму в сложенном состоянии, так и максимально ровную в разложенном.

Однако, как верно сказал Ice Universe, это решение временное. Пружинный эффект не вечен. Особенно когда дело касается многократного цикла сгибания/разгибания и продолжительного нахождения устройства в одном из этих состояний. Как же быть?

Когда размышлял над проблемой складки применительно к смартфонам типа Fold, идея смены оси изгиба дисплея с поперечной на продольную себя оправдывала только из-за размеров этого самого дисплея. Небольшая кривизна будет незаметна. Однако на экране смартфона типа Flip это уже будет заметно. Требуется другой подход. Снова обратимся к ТРИЗ. Проблема на виду: складка. Ее причина тоже на виду: шарнир. Противоречие здесь даже выявлять не нужно. И надо сказать, что инженеры производителей гибких смартфонов давно знают, как его решить. И они даже частично это делают. Решение заключается в максимальном увеличении радиуса той самой дуги, по которой изгибается экран внутри корпуса. То есть чтобы складка была меньше, радиус должен быть больше, а, следовательно, увеличатся и габариты корпуса. Конструкторы разумно идут на компромисс, чтобы не уродовать устройство. А мы не станем.

Когда немного интересуешься новостями о технологических новинках, в памяти невольно оседают и диковинные штуки. В частности, концепт Nokia 888.

Его я вспомнил, глядя на «зубцы» механизма выворачивания экрана наружу в одном из патентов OPPO:

Что до концепта, то выглядит красиво и футуристично, но не более. Если и заработает, то только с ограниченным количеством изгибов. Ну или еще лет через десять, когда гибкие печатные платы и аккумуляторы нормально обкатают.

Все от той же Nokia чертоги разума подсунули проект Morph. Если не смотрели, то рекомендую. Здесь и сворачивание экрана, и олеофобное покрытие фантастического уровня, и придание смартфону вида модного аксессуара за счет стилизованных обоев:

Тем, кто видел концепт Nokia 888 и смотрел это видео раньше, воображение сразу подскажет решение нашей задачи со складкой. Другим же будет достаточно узнать (кому-то напомнить) один из шагов алгоритма решения изобретательских задач: указать конфликтующую пару (экран и шарнир) и усилить формулировку конфликта.

Усиление будет выглядеть следующим образом: мы будем постепенно увеличивать радиус изгиба. На первом этапе у нас появляется зазор между половинами ближе к шарниру. Ширина складки увеличивается, но она становится плавнее из-за меньшего залома. Увеличиваем радиус еще больше. Зазор между половинами становится слишком большим. Толщина сложенного смартфона кратно увеличивается. Складка становится совсем плавной. Она все еще видна, но уже занимает треть экрана. И, наконец, на финальном этапе мы загибаем смартфон в рулон. Складка экрана полностью исчезает.

Следует отметить, что конструктивные особенности гибких смартфонов таковы, что в месте сгиба экран не соединяется с корпусом и раскрывающимися половинами. Это видно и в готовых изделиях, и в патентных документах. Изгиб только лишь поддерживают опорной частью, чтобы его не продавили пальцами при нажатии. В случае с нашим мысленным экспериментом по превращению смартфона в рулон необходимо закладывать в конструкцию гибкий корпус. И если в качестве боковой рамки еще можно вообразить некий резиновый бампер по периметру дисплея, то как быть с задней крышкой?

Все эти заморочки с заворачиванием смартфона имеют смысл, если носить его так же, как дама из видео про концепт Morph. На руке. Предположим на секунду, что это приемлемо. Как быть с размерностью? Комплекция у всех разная. Кому-то подавай бургер с двойной котлетой, а кто-то на полутора тысячах калорий функционирует. И тут очень кстати будет идея, которую я увидел в часах Huawei Watch D:

У них надувной браслет. Это сделано для возможности измерять давление, но ведь аналогичный функционал можно реализовать для чего угодно. Нужно всего лишь эластичное покрытие и расположенный внутри герметичный мешок с микронасосом.

Использование такого смартфона могло бы выглядеть следующим образом: человек оборачивает его вокруг запястья. Активируется насос для накачки внешней поверхности до плотного соприкосновения с кожей руки. Датчики подскажут оптимальное давление. Следует учесть материалы такой поверхности, чтобы все было гипоаллергенно и экологично, но это уже тонкости.

Мешок с воздухом, кстати, вполне мог бы помочь при падении смартфона.

Сделал на скорую руку небольшой концептик с датчиком от Apple Watch Ultra:

При обдумывании концепции немного беспокоила хрупкость пластиковых покрытий на гибких экранах, но потом я подумал, что для большого радиуса вполне возможно обойтись и каким-нибудь гибким стеклом, разработки которого, вроде как, сейчас ведутся. В согнутом состоянии смартфон выглядел бы как-то так:

Тканевый чехол бы раздувался для плотного прилегания к коже, а датчик как раз и находился бы в рекомендуемом месте на расстоянии трех пальцев от запястья.

И никакой складки! Вариант, конечно, не зимний, да. Но зато можно доукомплектовать интеллектуальной системой обдува процессора в играх. Чтобы телефон как аппарат Войта-Кампфа — мехами дышал, создавая поток воздуха. Шутки шутками, но кто его знает, что там у кого в планах. Meizu же прототипы по пользовательским концептам сделала. Может, и в нашем случае кто-нибудь сидит и думает над чем-нибудь этаким.

Такая плавная гибкость, кстати, легко достижима. В частности, посредством изготовления боковых поверхностей по принципу шарнира Microsoft Surface Book. Покрытие только монолитное нужно для влагозащиты.

Формула изобретения может быть такой:

1. Смартфон, содержащий гибкий экран, аккумулятор, корпус из по меньшей мере двух шарнирно соединенных друг с другом частей, по меньшей мере одну камеру, отличающийся тем, что поверхность упомянутого корпуса выполнена эластичной, а внутри корпуса установлен микронасос, соединенный с герметичным мешком.
2. Смартфон по п.1, отличающийся тем, что корпус содержит датчик пульса.
3. Смартфон по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность корпуса выполнена прорезиненной.

И т.д., и т.п.

К слову. В финальный шаг в алгоритме решения изобретательских задач, который называется «Применение полученного ответа», входит следующая рекомендация: определить, как должна быть изменена надсистема, в которую входит измененная система. Это о том, что нередко разрешенное противоречие требует глобальных, масштабных изменений. Однако в комментариях под предыдущей статьей прозвучала умная мысль о том, почему это крайне сложная задача. Ведь если мы не можем полностью отказаться от архаичной системы, внедряя при этом новую, то в итоге получим две системы вместо одной. Если это универсальный зарядник для всей техники, то где через год взять зарядник для старой, которая еще работает? Если это электромобили, то все равно нужна нефть на бензин для маслкаров. Подобное, на мой взгляд, как раз и происходит сейчас с гибкими экранами.

А вы как считаете? Согласны на то, что всем брендам легкой промышленности придется кроить новые рукава для наручных смартфонов? А на наручные смартфоны?

P.S. Надеюсь, год для вас завершается исключительно на позитивных нотах. Желаю крепкого здоровья, семейного счастья и еще чуть-чуть терпения. Все будет хорошо.

Смелых идей, отличных изобретений и успешных продуктов. Удачи!