Warum ist es so schwierig, grenzenlose Mobiltelefone zu erreichen?

Ich habe vor Kurzem auf die CES 2015 geachtet und gesehen, dass Nubia anscheinend ein randloses Mobiltelefon herausgebracht hat, das sehr modisch aussieht. Warum sieht man randlose Telefone anderer Marken so selten? Ist es technisch schwierig, ein randloses Mobiltelefon zu realisieren?

Begriffe wie grenzenlos und transparent werden eigentlich schon lange gehypt. Aus technischer Sicht ist es tatsächlich schwierig, absolute Grenzenlosigkeit zu erreichen.

Ein absolut grenzenloses Mobiltelefon gibt es derzeit nicht. Die von verschiedenen Herstellern beworbenen randlosen Mobiltelefone können nur als Mobiltelefone mit ultraschmalem Rand bezeichnet werden. Der einzige Unterschied besteht in der Schmalheit der Grenze. Produkte von Herstellern mit höherem Technologie- und Fertigungsniveau werden mit ihren ultraschmalen Einfassungen eine stärkere visuelle Wirkung erzielen. Bei manchen Produkten ist die Dicke der Lünette bei nicht genauem Hinsehen kaum zu erkennen. So sorgte beispielsweise das zuvor von Sharp auf den Markt gebrachte Knochenschall-Handy mit seinem extrem schmalen Rahmen für Aufsehen.

Dasselbe gilt für das randlose Mobiltelefon Nubia, das auf dieser CES vorgestellt wurde. Den durchgesickerten Spionagefotos zufolge weist dieses randlose Mobiltelefon auf beiden Seiten ein gebogenes Design auf und die Dicke der Ränder auf beiden Seiten ist nahezu vernachlässigbar. Man kann erkennen, dass die Verarbeitung und das technologische Niveau inländischer Mobiltelefone in den letzten zwei Jahren denen von Weltklasseherstellern in nichts nachstanden.

Einfache Frage, einfache Antwort. Oben haben wir bestätigt, dass randlose Mobiltelefone tatsächlich schwer zu realisieren sind. Nun werden wir auf dieser Basis weitermachen. Interessierte Freunde können gerne weiterlesen.

Bildschirmgrenzen

Wenn es um die Schwierigkeit geht, Grenzen zu erreichen, müssen wir als erstes die Einschränkungen der Bildschirmtechnologie erwähnen. Warum ist es also im heutigen Zeitalter immer fortschrittlicherer Bildschirmtechnologie immer noch nicht möglich, wirklich randlose Displays zu realisieren?

Dies muss jedoch mit der Natur der LCD-Bildschirme beginnen. Das „Liquid Crystal“ im LCD-Bildschirm bedeutet, wie der Name schon sagt, „Flüssigkristall“. Es hat die Fließfähigkeit einer Flüssigkeit und die Eigenschaften eines Kristalls (Fluidität und Anisotropie), da es sich um eine Substanz in einem Zustand zwischen Flüssigkeit und Kristall handelt.

Es gibt auch viele „Flüssigkristalle“ um uns herum. Beispielsweise führt Seifenwasser einer bestimmten Konzentration zum Phänomen „Flüssigkristalle“. Wenn wir unsere Hände mit Seife waschen oder ein Bad nehmen, können wir sehen, wie Blasen entstehen, und diese Blasen erscheinen im Licht in verschiedenen Farben. Diese Eigenschaft der Blasen ähnelt im Prinzip dem „Flüssigkristall“ in LCD-Bildschirmen. Der „Flüssigkristall“ im LCD-Bildschirm kann durch die Schaltung gesteuert werden, sodass auch die angezeigte Farbe gesteuert werden kann.

Der Grund, warum die Herstellung randloser Mobiltelefone schwierig ist, liegt darin, dass „Flüssigkristalle“ die Eigenschaften einer Flüssigkeit haben und flüssig sind. Daher muss ein gewisser Raum genutzt werden, um den Fluss des Flüssigkristalls zu begrenzen, und es müssen Kanten vorhanden sein. Der Bildschirm besteht aus Flüssigkristall und die Ränder müssen mit Klebstoff oder anderen Substanzen versiegelt werden. Auch am Siebrand kommen Technologien wie das Dispensieren zum Einsatz, wodurch der Rand schmaler werden kann und gleichzeitig die Gefahr eines Siebbruchs verringert wird.

Sofern es sich um einen LCD-Bildschirm handelt, müssen die Ränder vorhanden sein. Auch wenn die Grenze so weit verengt wird, dass sie nahezu grenzenlos wirkt, bleibt die Grenze bestehen, auch wenn sie nur wenige Zehntel Millimeter beträgt.

Technische Hindernisse: Mehrschichtiges Design

Neben den prozesstechnischen Einschränkungen gibt es auch gewisse Einschränkungen in der Siebtechnologie. Obwohl bestehende Smartphones verschiedener Marken eine Reihe von Touchscreen-Technologien übernommen haben, verwenden sie im Wesentlichen eingebaute Kondensatoren, um Touch-Bedienungen durch Ladungsänderungen zu erreichen.

Beispielsweise verfügt der S Pen-Stift von Samsung über ein eingebautes Magnetfeld an der Spitze, das den Kondensator beeinflussen kann. Darüber hinaus sind durch die eingebauten, empfindlicheren Kondensatoren auch Betriebsarten wie „Luftfederung“ möglich, wodurch Sie den gleichen Betriebseffekt über eine größere Entfernung erzielen.

Unabhängig von der kapazitiven Touch-Technologie sind zur Erzielung einer präzisen Fingererkennung zwei separate kapazitive Schichten in den Touchscreen eingebaut, eine auf der X-Achse und eine auf der Y-Achse, was insbesondere bei Multi-Touch-Bedienungen wichtig ist. Diese Technologie ist vom Bildschirmrand abhängig. Da Stromänderungen erkannt werden müssen, müssen zusätzliche Schaltkreise um den Bildschirmrand herum entworfen werden, um präzise Betriebseffekte zu erzielen. Aus diesem Grund handelt es sich bei „randlosen Bildschirmen“ tatsächlich um eine sehr schwierige Technologie.

Darüber hinaus ist die Verwendung von zwei separaten Achsen zur Datenaufzeichnung bei einer tatsächlichen Massenproduktion nicht ideal, da es zwischen den beiden Kondensatorschichten (X- und Y-Achse) zu Signalübersprechen kommt. Daher muss zwischen ihnen eine Schicht aus Isoliermaterial angebracht werden, gefolgt von einer Verdrahtungsschicht und einem äußeren Schutzglas. Durch diese Konstruktion ist es nicht möglich, die Bildschirmdicke effektiv zu reduzieren. Gleichzeitig funktioniert der kapazitive Bildschirm nicht richtig, wenn eine Schicht ausfällt.

Wenn der gesamte Bildschirm des Mobiltelefons rahmenlos gemacht wird, liegt der Rahmen des LCD-Bildschirms frei. Der Rahmenkleber wird zum Verkleben der oberen und unteren Glassubstrate verwendet, sodass der geklebte Bereich nicht wie beim LCD für die Anzeige verwendet werden kann. Die Flüssigkristallmoleküle rotieren, nachdem sie aktiviert wurden, und der Rahmenkleber verfestigt sich und weist nicht dieselben physikalischen und chemischen Eigenschaften wie Flüssigkristalle auf.

Selbst wenn der Bildschirm eines Mobiltelefons derzeit rahmenlos ist, verbleiben rund um den Bildschirm etwa 0,3–1 mm (die Dicke des Rahmenklebers), die nicht angezeigt werden können. Darüber hinaus wird durch die Position des Rahmenklebers ein Teil der Hintergrundbeleuchtung des LCD-Bildschirms freigelegt. Auch wenn wir die Probleme der Zerbrechlichkeit und versehentlichen Berührung außer Acht lassen, muss dieser Teil dennoch abgedeckt werden. Daher ist es derzeit grundsätzlich unmöglich, mit LCD-Bildschirmen ein wirklich randloses Mobiltelefon herzustellen.

Kostenbegrenzung

Wenn Mobiltelefonhersteller ein randloses Mobiltelefon herstellen möchten, spielen neben dem Bildschirm auch die Kosten eine wichtige Rolle. Wenn das Mobiltelefon sehr teuer ist, wird es meiner Meinung nach keine großen Marktchancen haben. Welche Kostenbeschränkungen sind also mit der Herstellung eines grenzenlosen Mobiltelefons verbunden?

Menschliche Kosten: Derzeit hat kein Hersteller grenzenlose Produkte hergestellt und es gibt keinen Präzedenzfall, auf den man sich beziehen könnte, was für F&E-Personal mit unzureichenden Fähigkeiten eine enorme Herausforderung darstellt.

F&E-Kosten: Um einen beispiellosen Prozess und ein beispielloses Produkt zu entwickeln, sind viele Experimente erforderlich. Angesichts der aktuellen technischen Möglichkeiten sind Investitionen in diesem Bereich jedoch unbekannt, und Unternehmen mit schwachen Grundlagen wagen es nicht so leicht, sich daran zu versuchen.

Herstellungskosten: Derzeit sind die Grundkomponenten der Lieferkette für Mobiltelefone relativ homogen, aber die Kosten für den Bildschirm machen einen großen Teil der gesamten Mobiltelefonkosten aus (anhand der Kosten des iPhone 5 können wir erkennen, dass die Kosten für Bildschirm + Touchscreen + Glas 15 % der Gesamtkosten übersteigen). Selbst wenn neue Lösungen entwickelt werden, führt dies ohne ausreichende Materialien nur zu einem erheblichen Anstieg der Produktionskosten und kann bei Marktzweifeln sogar zu Verkaufsdruck führen.

Kann durch das Brechungsprinzip grenzenloses simulieren

Ist es angesichts der vielen einschränkenden Faktoren wirklich unmöglich, eine randlose Anzeige zu erreichen?

Die Unfähigkeit, eine absolut randlose Anzeige zu erreichen, bedeutet nicht, dass es keine anderen Lösungen gibt. Wie wir wissen, haben herkömmliche LCD-Panels alle ein rechteckiges Design und es gibt immer einen schwarzen Bereich um das Panel herum, der nichts anzeigen kann. Tatsächlich liegt dies daran, dass bei herkömmlichen LCD-Panels die Gate-Treiberschaltung im Randbereich platziert werden muss. Daher kann die Breite des Nichtanzeigebereichs, selbst wenn sie so weit wie möglich reduziert wird, nicht vollständig verschwinden, da das LCD-Panel sonst nicht funktioniert.

Um diese Einschränkung zu überwinden, muss dieser Teil der Schaltung „verschwinden“ gelassen werden. Die „Free Form Display“-Technologie von Sharp integriert diese Schaltkreise in jedes Pixel des LCD-Panels, sodass der Schaltkreisteil am Rand des Panels vollständig eliminiert werden kann.

Da die Gate-Treiberschaltungen in die Panel-Pixel integriert sind, gibt es außerdem keine Einschränkungen hinsichtlich der Form des Panels und es können Panels in verschiedenen Formen entsprechend den Produktanforderungen hergestellt werden.

Allerdings wurde das LCD-Panel mit „Freiformanzeige“ noch nicht in Massenproduktion hergestellt und es kann einige Zeit dauern, bis es in Mobiltelefonen eingesetzt werden kann. Deshalb hat Sharp einen einfacheren Weg gefunden, dies zu erreichen. Obwohl es nicht völlig grenzenlos sein kann, kann es „fast grenzenlos“ sein.

Das randlose Mobiltelefon AQUOS CRYSTAL verwendet diese Methode, die optischer Magie ähnelt. Dabei wird das Prinzip der Lichtbrechung genutzt, um spezielle Schrägschnitte an den Kanten des Bildschirms des Mobiltelefons vorzunehmen und so einen „Linseneffekt“ zu erzeugen. Durch die Lichtbrechung wird der schwarze Rand der Platte unterhalb des Glases „versteckt“.

Dadurch kann der Rand des Glases die Vorderseite des Telefons vollständig bedecken und ihm optisch ein „randloses“ Gefühl verleihen. Offensichtlich sollte auch das von diesem Internetnutzer erwähnte randlose Nubia-Telefon diese Methode übernehmen, was an den gebogenen Seiten zu erkennen ist.

Die aktuellen Mängel von randlosen Telefonen

Mobiltelefone mit randlosem Design sehen zwar sehr cool aus, aber diese Coolness hat ihren Preis. Da der Bildschirmrand freiliegt, können die Handflächen beim Halten des Telefons leicht den Bildschirm berühren, was zu versehentlichen Berührungen führen kann. Dieses Problem erfordert möglicherweise, dass Hersteller von Touch-Lösungen es durch algorithmische Beurteilung lösen.

Darüber hinaus können aktuelle randlose Mobiltelefone nicht extrem dünn sein. Der Krümmungsradius von 1 mm ist für einen Körper mit einer Dicke von weniger als 6 mm immer noch zu hoch. Auch die CRYSTAL Display-Technologie von Sharp erfordert eine gewisse Glasdicke, um durch schräges Schneiden Schutzglas mit Linseneffekt herstellen zu können.

Der wichtigste Punkt ist, dass das Bildschirmglas ohne den Schutz des Rahmens bei Stößen sehr leicht zerbricht, was bei vielen Mobiltelefonen mit Rahmen ein großes Problem darstellt. Tatsächlich weisen auch viele Mobiltelefone mit einem hervorstehenden 2,5D-Design am Rand des Bildschirms dieses Problem auf. Das heißt, dass das hervorstehende Bildschirmglas viel eher zerbricht, wenn das Telefon auf den Boden fällt, als das durch den Rahmen geschützte Bildschirmglas.

Sofern die Mobiltelefonhersteller nicht auf Glasmaterialien verzichten und stattdessen hochdurchlässige Kunststoffmaterialien verwenden, verringert sich die Widerstandsfähigkeit des Bildschirms gegen Kratzer. Alles in allem ist es schon allein aufgrund der Produktionsbedingungen möglich, dass randlose Mobiltelefone entstehen, aber es wird wahrscheinlich noch einige Zeit dauern, bis viele Probleme im tatsächlichen Gebrauch gelöst sind.

Wann kommt das Zeitalter perfekter randloser Mobiltelefone?

Apropos Warten: Wie lange müssen wir warten? Wie bereits erwähnt, hat das randlose Design, egal wie cool es aussieht, einen unmittelbaren Nachteil: Es bietet keinen ausreichenden Schutz für den Bildschirm.

Mobiltelefone sind ein Werkzeug des täglichen Lebens, Unfälle sind daher unvermeidlich. Wenn dies geschieht, ist der Bildschirm der Teil, der am wahrscheinlichsten beschädigt wird. Noch erschreckender ist, dass der Preis eines Handy-Bildschirms oft mehr als ein Drittel des Preises des gesamten Geräts ausmacht. Sobald der Bildschirm, der aktuell die Vollklebetechnologie verwendet, kaputt ist, wird sein Preis nicht mehr wie bisher in den inneren und äußeren Bildschirm aufgeteilt.

Obwohl sich die Festigkeit von Glas durch den technologischen Fortschritt ständig verbessert und Corning Gorilla Glass immer kratzfester wird, hat die Zähigkeit von Glas noch nicht ein Niveau erreicht, das es sehr sturzfest macht. Die Bedeutung des Randes liegt nicht nur darin, die Gesamtstabilität zu erhöhen, sondern auch darin, Stöße gegen die Bildschirmkante zu verhindern. Nubia hat an schmalen Einfassungen gearbeitet, um die allgemeine Stabilität und den Schutz des Bildschirms zu gewährleisten und gleichzeitig so randlos wie möglich zu werden.

Je schmaler der Rand ist, desto besser kann das visuelle Erlebnis sein. Wenn ein Mobiltelefon keinen Rahmen hat, entspricht seine Gesamtstruktur nicht der aktuellen Mobiltelefonstruktur. Entweder befindet sich der gesamte Bildschirm außerhalb des Trägersystems oder der Bildschirm selbst wird verwendet, um die Stabilität der gesamten Maschine zu gewährleisten. Wenn sich flexible Bildschirmmaterialien eines Tages wirklich durchsetzen, könnte also vielleicht tatsächlich das perfekte randlose Zeitalter anbrechen.

Derzeit können die Hersteller nur industrielle Innovationen auf Basis ultraschmaler Blenden umsetzen. Um abschließend auf die Frage zurückzukommen: Den Spionagefotos von Nubia zufolge wird die Glasabdeckung dieses Nubia-Telefons, um einige bekannte Mängel randloser Mobiltelefone zu vermeiden, wahrscheinlich in Form einer Kuppel auf dem Rahmen aufliegen und dann wird die ultradünne Glasabdeckung durch das Prinzip eines perspektivischen Spiegels gebrochen, um einen randlosen visuellen Effekt zu erzielen.

In Bezug auf die Verklebung wird Nubia wahrscheinlich eine rahmenlose LCD-Klebeverbindung verwenden, um die Stabilität zu verbessern. Durch die Verschmelzung von neuem Glas + Touch-Schicht + Anzeigefeld wird eine simulierte Randlosigkeit erreicht. Wenn das stimmt, dann lohnt es sich wirklich, auf dieses Telefon zu warten.

Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.