Почему экран складного смартфона не ломается и сколько сгибаний выдержит?

Если попытаться согнуть обычный телефон, стекло сразу треснет, а дисплей выйдет из строя. Но есть складные модели, которые, по заявлениям производителей, выдерживают 200 тысяч или даже 400 тысяч сгибаний. Разобрались, как это возможно и почему дисплеям гибких смартфонов нипочем такие нагрузки.

Матрица — только POLED

В производстве смартфонов используют дисплеи двух типов: LCD и OLED. Но для складных экранов ни один из них не подходит — в них есть стеклянная подложка матрицы, которая разрушается при сгибании.

Задачу решили, заменив стеклянную подложку на пластиковую. Сначала это удалось реализовать для OLED-экранов — такие дисплеи стали называть Plastic OLED, или кратко POLED.

В POLED-дисплее заменили стеклянную подложку на пластиковую

таким устройством стал Galaxy Note Edge от Samsung. А в сгибаемых смартфонах — FlexPai от компании Royole.

С LCD-дисплеями всё несколько сложнее. В них больше слоев, чем в OLED, из-за чего они толще и хуже сгибаются — надо было придумать, как согнуть саму матрицу и слой подсветки. Кроме того, жидкие кристаллы при использовании гибкой подложки распределяются неравномерно, а это приводит к искажению изображения.

В 2016 году японские ученые из университета Тохоку нашли решение: они добавили тонкие полимерные перегородки между пластинами, чтобы ЖК-слой оставался стабильным при складывании. Но к этому моменту в производстве смартфонов уже активно использовали POLED-дисплеи, и новая технология осталась на уровне концепта.

Ориентирующий слой в LCD-дисплее задает направление жидких кристаллов, чтобы выстроилась четкая и насыщенная картинка

Покрытие — пластик или ультратонкое стекло вместо закаленного

Когда производители решили проблему с дисплеем, осталась еще одна — стеклянное покрытие самого экрана. Оно твердое и прочное, но непластичное, поэтому ломается при сгибании.

В первых складных телефонах, например в Samsung Galaxy Fold и Huawei Mate X, вместо закаленного стекла устанавливали полиимидную пленку. Для ее производства раствор полиамидокислоты заливают на подложку, а затем высушивают при температуре 90–100 °С. Затем проводят термообработку в два этапа: на первом нагревают получившееся вещество до 400 °С, а на втором доводят температуру до 550 °С и растягивают материал. Получается прочная пленка, которая может гнуться. Однако у такого экрана есть минус — со временем на нем образуются заломы.

Следующим шагом стал переход с полиимидной пленки на ультратонкое стекло (UTG), которое применяется в современных гибких смартфонах, например в Samsung Galaxy Z Fold 5 и Huawei Mate Xs 2. Толщина такого стекла всего 30 микрон — это 0,03 миллиметра. Для его изготовления обычное стекло обрабатывают специальными растворами и нарезают листами. Чтобы стекло было гладким, его помещают между двумя вращающимися роликами и полируют поверхность. Хотя материал и называется стеклом, по своим свойствам он похож на пластик — такой же гибкий, но оставляет меньше заломов. По устойчивости к царапинам он тоже ближе к пластику.

Толщина ультратонкого стекла в три раза меньше толщины человеческого волоса

Надежные металлические шарниры

В создании гибкого смартфона не обойтись без шарнирного механизма — он соединяет две половинки устройства. От этой детали зависит, сколько раз можно открыть и закрыть гаджет. Например, смартфон Samsung выдержит до 200 тысяч складываний — если открывать и закрывать устройство 100 раз в день, его хватит на пять лет использования. А гаджету Oppo нипочем 400 тысяч складываний, а это уже десять лет ежедневного использования.

Чтобы шарнир прослужил дольше, производители используют прочные материалы. Samsung усиляет его алюминиевой рамой, а в зазор между деталью и корпусом устройства добавляет нейлоновые волокна. Во время раскладывания смартфона они убирают пыль из механизма, чтобы она не попадала под покрытие дисплея и гаджет плавно открывался. Oppo изготавливает шарнир из авиационной стали, из которой делают крепежные детали и шасси в самолетах.

Но когда-то экран всё равно сломается?

У дисплея гибкого смартфона есть слабое место — это складка между двумя его частями. Она заметна, но не мешает пользоваться устройством. По отзывам некоторых покупателей, через 6–12 месяцев часть экрана на месте сгиба изнашивается и может вздуться или потрескаться. Пока производители не решили проблему до конца, хотя экраны последних складных смартфонов надежнее, чем их первых версий.

Поскольку дисплей на гибком телефоне чувствительнее, чем на обычном, нужно относиться к нему бережнее. Чтобы экран прослужил дольше, не нужно класть смартфон в разложенном состоянии в сумку, иначе вы можете его поцарапать или проколоть экран об острые предметы: ключи, ручки, острые края страниц блокнота. Еще важно не давить на дисплей ногтями, особенно в области сгиба. А если захочется наклеить пленку, нужно сначала узнать, подойдет ли она для складного устройства — дополнительное покрытие может повредить дисплей.