在屏幕術語那么多,這些你真的能分清楚嗎?小編在此和各位讀者分享一下手機屏幕上的那些“不明覺厲”的專業術語,本期主要是探討“保護玻璃”(屏幕的保護層)的知識。讓我們先來回顧一下下面這張圖:
屏幕技術對應屏幕結構關系圖
從上圖可以看出,保護玻璃處于手機屏幕的最外層,主要起到保護屏幕的作用,除此以外,近年來,由于諾基亞Lumia系列的2.5D弧形屏幕的獨特設計,讓Android和iOS兩大陣營的機型紛紛效仿,尤其是蘋果和三星的加入,讓這種2.5D水滴屏設計更加是席卷整個手機界,從此,保護玻璃這一層結構不再是單純起到保護屏幕的作用,還追加了裝飾手機和優化手感的功能。
接下來,小編針對保護玻璃這一層結構,將相關的專業術語劃分到保護屏幕,美化外觀和優化手感兩大功能中進行描述,讓讀者能夠更好地把握這些知識點。
保護屏幕
防刮蹭和防碎屏區別
縱觀下文提及的所有屏幕保護技術,大致上能夠劃分為防刮蹭和防碎屏兩個方面,其中防刮蹭能力主要由硬度決定,而防碎屏能力主要由柔韌性決定。關于硬度和柔韌性的內容和區別,下文會詳細介紹。
康寧大猩猩
前幾年開始,美國康寧大猩猩玻璃被手機廠商廣泛用于屏幕的保護玻璃之中,如今也已經發展到第四代產品。康寧公司是特殊玻璃和陶瓷材料的全球領導廠商,基于160多年在材料科學和制程工藝領域的知識,康寧大猩猩玻璃具有防刮、耐磨的特性,所以被手機廠商和消費者紛紛追捧。
市面上所謂的大猩猩玻璃,其實就是美國康寧公司生產的環保型鋁硅鋼化玻璃。大猩猩玻璃的前身是康寧公司在20世紀60年代生產的,具防彈功能的特種玻璃,常被用于直升飛機。接著我們看看普通玻璃和大猩猩玻璃之間的區別,簡單來說,普通的玻璃主要由石英砂,石灰石和硼酸鈉組成,而石英砂的主要組成部分是二氧化硅(SiO2),康寧大猩猩玻璃也是由上述幾種物質組成,區別在于在生產過程中,將產出的鈉鈣玻璃放置在硝酸鉀溶液之中,發生了離子交換的反應,從而改變了分子結構,所謂離子交換其實就是利用硝酸鉀中的鉀離子將玻璃中(硼酸鈉)的鈉離子置換出來。
化學元素周期表
從上面的化學元素周期表和高中化學知識可得,K+相比Na+具有更大的離子結構,同時由于K+的金屬性/還原性/失電子(被氧化)能力更強,所以和硼酸根離子結合能力相比Na+更強,結合起來的化合物硼酸鉀相比離子交換之前的硼酸鈉更加穩定,具有更高的強度,這也就是化學上常說的,硼酸根離子和鉀離子形成的化學鍵更加穩定。
表現在實際應用中,大猩猩玻璃具備一定的柔韌性,同時對于日常的普通刮蹭具備一定防御能力。
Dragontrail玻璃(日本AGC)
索尼XperiaZ系列旗艦機誕生之初,索尼并沒有采用美國康寧大猩猩玻璃,而是選擇了支持日本本土國貨——AGC公司的Dragontrail玻璃,類似大猩猩玻璃,日本AGC這種Dragontrail玻璃也是硅酸鋁玻璃,同時也主打耐刮,和大猩猩玻璃是直接競爭關系。當然,后來的索尼XperiaZ系列旗艦機也轉向了大猩猩玻璃陣營,同時,小編發現XperiaZ系列旗艦機在使用AGC的Dragontrail玻璃時候,總是需要在機身表面貼上一層防爆膜,索尼官方解釋是:手機跌落時候,意外碎屏之際,減少玻璃碎片飛濺傷害人體的幾率。但是當索尼XperiaZ系列旗艦機更換了大猩猩玻璃之后,索尼選擇把貼在雙面玻璃機身上面的防爆膜去除,從這一行為上可推斷,在防碎屏問題上,大猩猩玻璃可能比Dragontrail玻璃更勝一籌。
索尼XperiaZ雙面都貼有防爆膜
藍寶石
iPhone6誕生之前一直有媒體曝光蘋果將和制造藍寶石屏幕廠商合作,打造防碎能力更佳的藍寶石屏幕,不幸的是,最終并沒有如外界推測那樣,相反被國內手機廠商用在了新旗艦機上,例如大可樂3。
大可樂3屏幕采用了藍寶石玻璃
為什么那么多消費者和手機廠商都在談論是否應該在手機屏幕上用上成本更高的藍寶石保護玻璃?相比康寧大猩猩和Dragontrail玻璃,藍寶石玻璃優勢在哪里?
我們先引入一個概念,莫氏硬度。簡而言之就是一套表征自然界物體硬度排行的準則。根據百度百科的截圖,如下表所示:
莫氏硬度
上面所說的大猩猩玻璃和Dragontrail玻璃歸根到底都是二氧化硅,無論強度如何提高,最終在莫氏硬度的排行大概也只是7左右,同樣處于7級硬度,并且也是二氧化硅為主要組成物質的沙石,對于手機屏幕來說無疑就是宿敵,兩種都含有二氧化硅的物質相刮蹭,最終屏幕被刮花的概率有多大,結果可想而知。
沙石在日常生活中并不罕見,先不說去沙灘漫步的時候不小心把屏幕摔在沙灘上,僅僅是籃球場水泥地、辦公室地板、圖書館樓梯,沙石幾乎都無處不在。手機屏幕縱然用上了大猩猩玻璃,并且面對鑰匙、剪刀等尖銳物體摩擦的時候淡定從容,但是卻依然難逃沙石的魔爪。這也是伙伴們買了具有第四代康寧大猩猩保護玻璃的手機,卻依然為其貼上一張藍寶石貼膜或者鋼化玻璃膜的原因。
我們再看看上面的表格,藍寶石莫氏硬度達到了9級,換句話說僅次于鉆石,如果用鉆石做手機屏幕,這無疑是不現實的,成本這筆帳最終也會落在消費者頭上,但是藍寶石玻璃相比鉆石來說成本相對便宜不少,而且防刮蹭的能力相比大猩猩屏幕也有一定的提升。
縱然iPhone并沒有用上藍寶石屏幕,但是卻在攝像頭保護玻璃,以及指紋識別模塊中用上了更加耐刮的藍寶石玻璃,對于經常和桌面接觸的攝像頭位置,消費者總擔心凸起的攝像頭會被刮花,藍寶石保護玻璃很好地解決了這個問題。
iPhone6s攝像頭區域采用了藍寶石保護玻璃
說了那么久,藍寶石玻璃好像很完美,大猩猩玻璃也感覺不賴,但是這兩種保護玻璃都不能從根本上降低碎屏風險,因為真正決定屏幕是否耐摔的指標并不是莫氏硬度,而是柔韌性,換句話說,硬度和柔韌性是兩種不同的概念,防刮蹭和防碎屏也是兩種不同的能力。
防爆膜
上文提到,為什么索尼要在自家旗艦機上使用防爆膜,主要原因還是屏幕不耐摔,擔心摔碎了之后玻璃飛濺,誤傷人體。即使是藍寶石玻璃,縱然將莫氏硬度提高到9級,但是屏幕的耐摔性上,相比大猩猩玻璃依然沒有得到改善。我們先舉個簡單例子,總所周知,玻璃、金屬、塑料三種材質之中,塑料是最耐摔的,諾基亞那些耐摔神器基本上都是采用了塑料機身(聚碳酸酯),金屬和玻璃不經摔,前者容易在摔下之后留下凹凸不平的洞,而后者則是碎片飛濺。
這里面牽扯到另一個概念——柔韌性,眾所周知,彈簧在發生適度彈性形變之后很快就能夠恢復原來的狀態,但是一般來說,金屬一旦發生形變之后,很難恢復到原來的樣子,這也是為什么iPhone頻頻出現“掰彎門”和“坐彎門”的原因,導致后來的iPhone6s把金屬材料從6000系列鋁合金更換成7000系列鋁合金。
iPhone6s將6000系列更換成7000系列鋁合金
相比金屬和玻璃,塑料的柔韌性比較好,看看三星早年那些“大塑料”旗艦機,有多少臺是被坐彎或者徒手掰彎的?我們不妨把那些可拆卸的塑料后蓋適度地上下左右彎曲,你會發現只要我們把力度控制在正常幅度下,塑料后蓋在形變之后很快就能夠恢復原本的樣子,塑料手機跌落在地上的時候,如果是后蓋落地,塑料憑借自身的柔韌性,能夠很好地分散沖擊力,從而保護機身其它部分元件。
相比玻璃和金屬機身手機來說,塑料的柔韌性更強,但是手機屏幕畢竟不是后蓋,鑒于目前技術所限,手機屏幕是無法完全采用塑料來打造,從而提高其柔韌性,降低碎屏的幾率。
退一萬步來說,即使能夠實現塑料屏幕,廠商也是不會采用塑料打造手機屏幕的,因為其硬度低,根據上文提及的莫氏硬度可得,即使是工程塑料的硬度也不過在2-3級之間,相比7級的玻璃來說可謂微不足道,同樣,對于同為7級的沙石來說也是不堪一擊。使用過三星“大塑料”旗艦機的用戶應該和小編有類似的感受,使用一段時間之后,縱然你十分愛惜手機,基本上不會隨意磕碰和摔在地上,但是機身后蓋上面依然出現了很多細小的劃痕,這就是塑料不耐刮,硬度低的特性。
綜上所述,塑料柔韌性高,但是硬度低,玻璃和藍寶石硬度相對較高,但是卻不耐摔,柔韌性低。硬度和柔韌性仿佛就是魚與熊掌不可兼得。
緩沖帶
上文提及到,塑料的柔韌性很高,對于防止碎屏具有一定的幫助,iPhone設計師也深深明白這個道理,所以很早就在雙面玻璃打造的iPhone4中加入緩沖帶的設計,這也是充分平衡硬度和柔韌性的做法。
清晰看到iPhone4機身邊緣具有緩沖帶設計
大伙不妨仔細觀察手上的iPhone4和iPhone4s,你會發現在金屬邊框和屏幕之間增加了一圈塑料打造的緩沖帶,主要功能就是在iPhone跌落之際,即使是屏幕那一面率先落地,但是加入的緩沖帶能夠很好地分散了這部分的沖擊力,減少碎屏風險。
懸浮工藝
除了上面討論的這些方式,保護屏幕的手段還有很多,例如較早的智能機設計,鑒于當時大猩猩玻璃并不是那么流行,手機廠商普遍都刻意地將機身邊框設計得略高于手機屏幕,用塑料或者金屬邊框分散和降低地面對屏幕的沖擊力,從而減少碎屏的風險。典型的代表為中興GrandSII。
中興GrandSII
接著要介紹的“懸浮工藝”和下文提到的“懸浮屏”設計有所區別,讀者朋友需要注意一下,前者起到保護屏幕作用,后者則更多地起到美化手機外觀的作用,我們先來聊一下樂視的“懸浮工藝”。
樂1s
根據官方解釋,樂1s上面出現的這種懸浮工藝,主要是重新設計了屏幕和邊框之間的距離,優化金屬邊框包裹的角度,經過樂視官方上百次實測認證,最少降低70%的意外跌落碎屏率。