世界上第一款黑白屏手机什么时候诞生的 OLED曲面屏幕的特性介绍

2021-09-27 16:54:16
来源:中国化工报

手机机身也由当初硕大的“砖头”发展到如今的小巧玲珑和千姿百态。这离不开化学工业的进步,更是化工新材料和电化学发展的结晶。

屏幕 化工材料让科幻成真

屏幕是手机与用户互动的主要窗口。早期的手机,屏幕都很小,功能主要用来显示电话号码。1987年,世界上第一款黑白屏手机诞生。1988年,彩屏手机首次出现,但屏幕也只能显示红色、绿色、蓝色和白色。

如今,智能手机已经相当普及,用户对屏幕分辨率和色彩显示的要求也越来越高。有的手机屏幕采用了氧化铟锡,即氧化铟和氧化锡的混合物,用于制作透明导电薄膜,有的手机屏幕采用的则是硅酸铝玻璃,一种氧化铝和二氧化硅的混合物。此外,稀土元素也被应用于智能手机屏幕颜色显示,还有部分化合物用于阻挡紫外线进入手机。

但铟矿不易开采,而且价格不菲,售价大约是每千克750美元。因此,采用氧化铟锡作为屏幕材料的生产成本一直不低,比如苹果手机的触摸屏模块占据了40%的生产成本。我国一位留美博士在去年合成了钒酸锶(钙)新材料,这类材料有潜力减少现有显示屏95%以上的材料成本,且导电透光性能更强。

手机机身的趋势是日益轻薄短小,但用户却希望屏幕越来越大,这就促使了手机开发商朝窄边框方向设计与制造,进而对关键材料的特性要求更高。目前触控面板所使用的黑/白色边框,大多设计采用了油墨材料,但油墨缺点是图案分辨率不佳,无法符合手机细线宽及窄边框的需求。于是,有化工公司在去年推出了应用在白色手机触控面板边框的白色光阻剂。白色光阻剂能均匀涂布于基材表面,精准控制膜厚,与基材间的附着性佳,也可广泛适用于单层与双层的结构进行涂布,显影宽容度佳。

化工新材料也让一些科幻电影中的东西成为现实。去年,外国网友票选出了2015年度最佳手机排行榜,三星凭借一款Galaxy S6 Edge成功登顶。这款手机的最大特点,就是它是全球首款双曲面侧屏手机。

而曲面屏所采用的OLED(有机电极光显示)技术具有自发光的特性,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板。当有电流通过时,这些有机材料就会发光,而且OLED显示屏幕可视角度大,并且能够节省电量。目前的曲面屏幕充分利用OLED的特性,使图像更加明亮生动,且最大程度减少眩光。

大屏手机增强了用户的体验感,但也让不少用户流泪,因为稍不注意手机掉地上,屏幕就碎了。或许在不久的将来,你的这一顾虑就将烟消云散,因为三菱化学集团在前不久研制出了生物工程塑料(Durabio)屏幕。这是世界首款可取代智能手机玻璃屏幕的植物基塑料,在性能特性上结合了PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和聚碳酸酯的优点,相比常规聚碳酸酯更耐磨损,而且光学性能更好。

电池 电化学技术层出不穷

电池是手机必不可少的动力之源。最初手机大如“砖头”,其中一个重要原因是化学电池技术落后,表现在电池充电时间长、待机时间短。为了给手机提供足够的电能,电池体积只能做得大一些。随着电池技术的进步,如今电池越做越薄,待机时间和充电速度与过去相比已不可同日而语。

现在,大部分智能手机使用锂电池,钴酸锂为正极,石墨为负极。2015年,全球手机和IT用锂离子电池行业累计完成产量达到50.72亿cell,较前年的47.6亿cell增长了7.8%。然而,电池技术的进步虽然很快,但还是很难满足人们对手机电池性能的需要。“手机的电池太不耐用了”几乎成了所有人的烦恼。这也促使业界人士去开发更多的电池技术。

去年底,有消息传出,索尼正在研发一种硫化电池,它可以存储更多的电量,将手机续航延长40%。这项技术的突破不但可以大大延长手机的续航时间,还能为现有的电池瘦身,这样一来,未来的智能手机就有可能变得更加轻薄。

今年,韩国浦项工科大学的研究人员开发出了一款新的燃料电池,它是一款超小固体氧化物燃料电池,直径只有1.95毫米。该电池将多孔不锈钢、薄膜电解质、电极结合在一起,从而大大提高了热稳定性。据称,这款电池让智能手机充一次电可以使用一周。

最近有消息透露,麻省理工大学的科学家在研究中发现,普通的蔗糖可以用来发电,效率等于或大于目前的普通电池,但使用体积将大大缩减,而且存储的电量不会像锂电池那样随着时间的增长而衰减。其实现原理是将蔗糖包裹碳纳米管,然后从一端点燃碳纳米管,就会产生所谓的热能波,推动碳纳米管内的电子向前运动,进而产生电流。这种“焦糖电池”若用于手机上,在体积不变的情况下,可以获得更高的电池容量;在电池容量不变的情况下,可以获得更轻便小巧的体积。

外壳 注塑新工艺成就灵动造型

手机外壳伴随着手机从上世纪90年代初期到现在,经历了太大的变化。上世纪90年代初期,手机还是高档奢侈品,许多人买不起,即使买了手机,也因为高昂的话费而使用次数有限。那个时候的手机壳和现在比起来,可用“丑陋”来形容了。2007年,第一代智能手机在我国上市,因其独特的造型、卓越的品质和近乎完美的界面引起了人们疯狂的购买欲望,从而使智能手机迅速占领了高端手机市场前沿。

手机外壳从材料角度来分,大致分为两种,一种为镁合金壳,另一种为塑料壳,或者更准确地说是工程塑料壳。通用工程塑料一般有五大种,包括聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC) 、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)及聚苯醚(PPO)。这些工程塑料价格低廉、可塑性强、容易着色,所以深受手机生产商的喜爱。其中,又数PC应用最为广泛。

手机壳虽小,但却是一个技术要求很高的工艺。早期的手机外壳壳体通常由工程塑料注塑成型,原料主要为聚碳酸酯以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。但随着智能手机尺寸越来越大,消费者逐渐追求轻薄的机身,各种新型材料也开始出现在智能手机上。比如,一些先进复合材料开始获得采用,包括液态金属和陶瓷材料等。

与此同时,人类对工程塑胶材料的改进也从未停止。随着3D辅助建模和注塑科技的革命,越来越多的手机设计师相信工程塑胶并不一定比金属的质感要差。塑胶材质可以实现更经济却更复杂的加工程序,还有更精确的钻孔与更快速的生产速度。

对于用户而言,黑白色的手机壳设计虽中规中矩,但传统思路已经造成了一定程度的审美疲劳,特别是随着手机行业逐渐走向同质化,用户也希望看到一些有新鲜活力的产品。太空银、深空灰、土豪金、玫瑰粉……各种彩壳手机一上市便受到了人们的追捧,这也得益于近两年彩色材料工艺的进步。

未来,碳纤维手机壳或有望扩大占有率。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等。研究数据显示,碳纤维的强韧性是铝镁合金的两倍,而且散热效果更好。因此,从种种物理特性来看,碳纤维材料完全有望取代传统塑胶外壳的材料。

关键词: 黑白屏 手机 诞生 OLED 曲面屏幕

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