乔布斯曾经利用几个月时间,动用上千工程师,花费数亿美元终于让iPhone的厚度降低0.5毫米。可是一张“祖传贴膜”却让乔布斯所有的这些努力瞬间化为乌有。
贴膜能成为智能手机的标配,归根结底还是人们认为原装手机屏幕保护玻璃不够“坚强”。其实这个问题,手机厂家早就给出过解决方案,那就是:蓝宝石。一种硬度仅次于金刚石,几乎不易被任何东西划伤,名字听起来又及其高大上的材质。
蓝宝石屏
蓝宝石是刚玉的一种,主要化学成分是氧化铝(Al₂O₃),因含有矿物杂质而带有颜色。硬度达到9,仅次于金刚石的10,作为对比康宁大猩猩玻璃硬度只有6左右。利用蓝宝石制作成薄片覆盖在屏幕表面被称之为:蓝宝石屏,这里用的蓝宝石是透明不带颜色的。
最早蓝宝石被用于瑞士等名表或者军用领域。随着手机行业的发展,人们开始将蓝宝石应用在手机屏幕上代替传统玻璃保护膜,其中最典型就是诺基亚VERTU,全系采用的都是蓝宝石屏幕。最早出现蓝宝石的苹果手机是iPhone 5S,它被用来覆盖摄像头和指纹识别部分,随即华为、vivo、小米、HTC等也纷纷尝试蓝宝石。
为何如此受欢迎
各大手机厂商纷纷转向价格昂贵的蓝宝石是有原因的:其一就是蓝宝石坚硬的特性,利用蓝宝石覆盖屏幕可以使其避免绝大多数划痕;其二是营销,这个也是最重要的原因,在手机同质化严重的今天,手机厂商需要噱头来增加卖点,蓝宝石恰好满足了营销宣传的需求。
苹果与蓝宝石2013年,苹果开始在iPhone 5S上使用蓝宝石,但只限于摄像头和指纹识别部分,关于iPhone6屏幕使用蓝宝石的报道更是铺天盖地。苹果已经与世界上最大的蓝宝石生产商 GT Advanced Technologies 达成协议,独家购买未来三年的全部产能,作为支持苹果预先付给GT部分货款。苹果的加入使得蓝宝石大战一触即发。
性能缺陷
蓝宝石在拥有高强度优点的同时也具有自己的缺陷。首先是韧性差,也就是脆,在坠落时,蓝宝石比普通玻璃容易碎。手机滑落在地上是经常出现的使用场景,易碎的缺陷被放大数倍。
其次,蓝宝石透光率差,大猩猩玻璃透光率达到92%以上,而蓝宝石则不到90%,同样的显示效果使用蓝宝石需要比普通玻璃提供更高的亮度,更高的亮度意味着消耗更多的电量,会降低手机的续航时间。另外,蓝宝石透光率不均也会影响屏幕正常颜色的显示。
最后,蓝宝石密度比普通玻璃大,蓝宝石每立方厘米的重量是3.98克,相比大猩猩的2.54克要重出不少。同样厚度下,蓝宝石会增加手机的重量,对于整天携带的物件来说,千方百计降低重量才是每个厂商该做的事情。
成本高
由于蓝宝石制作工艺复杂,良品率不高,最后的结果就是价格高。一块大猩猩玻璃的价格大概是3美元左右,而同样的蓝宝石要高出十几倍。现在的手机厂商除了苹果,大多数利润并不高,几十美元也许是整部手机的利润。
产能不足蓝宝石中氧化铝原料成长为晶棒需要14-18天,这个时间相当于生产普通玻璃的上千倍。在极低的生产效率下,保障产能就是一个很大的挑战。对于手机这种保鲜期短、数量又以亿来计算的产品来说,在规定的时间内生产足够数量的产品尤为重要。
大屏盛行
目前,大屏手机日益盛行,从最早的3.5寸到目前动辄6寸起,大屏手机越来越受欢迎。蓝宝石制作需要将氧化铝长成晶棒,晶棒的尺寸决定最终屏幕的尺寸。制作大尺寸晶棒难度将成倍增加,同时装配难度、加工工艺、加工时间、加工成本等也将增大。目前5.0寸是蓝宝石的瓶颈,像苹果这种开始并不崇尚大屏手机的厂商,现在的手机尺寸都5.8起步。尺寸瓶颈也是蓝宝石不能适应现在手机的一个重要表现。
康宁在进步作为蓝宝石的主要竞争对手:康宁大猩猩,性能也一直在进步。2018年上市的第六代大猩猩玻璃相比上一代,在抗摔性、抗划痕性上有了较大进步。六代大猩猩能承受15次从1米高度处跌落而保持完整,较上一代提高了一倍;不仅如此,六代大猩猩的硬度也有了较大提升,在这方面与蓝宝石的差距已经不明显。
热点不再
其实蓝宝石无论是性能上的缺陷、成本问题还是产能问题,只要经过持续研发改进都是有解决可能性的,关键就是看市场是否肯给予足够的时间和投入。蓝宝石应用在手机上本身就是噱头大于实际,营销目的更多一些,科技行业瞬息万变,新的噱头层出不穷。全面屏、屏幕指纹、折叠屏、AI、AR等技术早就将蓝宝石的热点抢走。相对于蓝宝石的各种不足,失去关注才是最致命的。
黯然退场2014年,备受瞩目的iPhone 6上市,蓝宝石并没有出现。苹果御用蓝宝石供应商GT Advanced Technologies的股价瞬间大跌92.76%,GT随即申请破产,从天堂到地狱竟然如此之快。
目前,蓝宝石在电子行业主要被用于手机摄像头保护、智能手表、指纹识别部件保护等边缘方面。蓝宝石已经错过了发展风口,它很难再出现在主流应用领域。
苹果为什么选择蓝宝石
什么是蓝宝石?蓝宝石的矿物名称叫刚玉,是一种质地非常坚硬的物质,光学上呈透明状,一般看起来像是玻璃或者钻石。
蓝宝石非常珍贵吗?
蓝宝石有很多种形态,其中一种是人们常说的宝石。其实蓝宝石有很多种颜色,包括黄色,粉红色,橙色,绿色和红色等等。红色的蓝宝石也常常被人称为红宝石,较为常见的蓝宝石都闹枝是蓝色。
用蓝宝石制造的显示屏是否也是蓝色的?
蓝宝石呈现不同的颜色是因为其中的杂质,蓝宝石中含有铁、钛、铬、铜、镁等金属让其呈现不同的颜色。用于显示屏制造的蓝宝石晶体是经过提纯的,纯度非常高,所以是没有颜色的。
蓝宝石玻璃用于哪些用途?
大部分人造蓝宝石都用于工业生产工序,一些彩色蓝宝石则用于激光应用。红色蓝宝石含有钛和铬,所以可以被调整到合适的波长,常常被用来制造红外激光。
蓝宝石玻璃还被用来制造防护性玻璃窗,例如防弹玻璃以及用于高压诊断、科学设备的观察玻璃窗。超市常用的条码扫描器外面覆盖的那层玻璃状物体也是蓝宝石玻璃。
蓝宝石玻璃最最普遍的用途是用于生产制造异常坚固且耐划的透镜或手表镜面。劳力士的手表镜面就是很厚的一层蓝宝石玻璃。苹果iPhone 5s的home键以及TouchID指纹识别感应器也覆盖有激光切割的蓝宝石玻璃透镜。
未来蓝宝石玻璃可能用在哪些用途之上?
一些高端智能手机已经采用蓝宝石玻璃显示屏了。比如手工打造的Vertu Ti,就配备了3.7寸蓝宝石玻璃显示屏,不过目前来看,蓝宝石玻璃屏的成本不适合那些大规模量产的智能手机。
进来有报道称苹果希望用蓝宝石玻璃取代目前iPhone采用的玻璃屏。来自供应链的消息显示,苹果已经收购了生产蓝宝石显示屏的硬件和工厂,足以供应未来iPhone生产所需。
为何要用蓝宝石玻璃取代传统玻璃?
相比普通玻璃,蓝宝石玻璃明显要硬的多,在耐划方面更是要远远胜出。对于显示屏和照相机镜头而言,这两个特性非常重要。
业界一般用莫氏(Mohs)这个单位来衡量物质的硬度。滑石的硬度是1莫氏,钻石是10莫氏。玻璃一般是5.5至7莫氏,而蓝宝石玻璃的硬度达到了9莫氏,仅仅比钻石差一点。也就是说,绝大部分的物体硬度都比蓝宝石玻璃低,也就很难划伤蓝宝石玻璃为材质的手机显示屏了。
目前很多智能手机都采用康宁大猩猩玻璃来制造显示屏,例如谷歌Nexus 5和三星Galaxy S4。康宁大猩猩玻璃的硬度并未对外公布,不过外界普遍猜测约为7莫氏。
蓝宝石玻璃显示屏的成本大约是多少?
蓝宝石玻璃之所以没有普遍应用于智能手机显示屏制造,很大一部分原因在于成本过高。康宁公司表示,蓝宝石玻璃显示屏的制造成本是康宁大猩猩玻璃的10倍还多。
如果苹果真心要在下一代iPhone上采用蓝宝石玻璃显示屏,那么就必须要大幅度降低制造成本,因为下一代iPhone的定价一般都会和现在在售的iPhone 5s差别不大。
在智能手机显示屏的材质方面,蓝宝石玻璃有哪些竞争对瞎氏手?
最为人熟知的就是康宁公司的大猩猩玻璃,目前康宁已经推出了第三代大猩猩玻璃,不少智能手机品牌都采用这种材质来制造显示屏。大猩猩玻璃实际上是一种盐酸玻璃,具有抗冲击和耐划等特性,另外磨弯散采用大猩猩玻璃制造的手机显示屏往往都很薄。
日本的旭硝子株式会社是全球第二大玻璃制品公司,该公司推出的龙迹(Dragontail)强化玻璃拥有和大猩猩玻璃类似的特点,索尼的Xperia Z1和三星的Galaxy Nexus都采用了这种材质的显示屏。
苹果为什么能成功,与这些方面追求极致分不开
1、世界上第一个使用蓝宝石镜头-iPhone5摄像头iPhone5在镜头前增加了一片新的蓝宝石水晶镜片,能够保护镜头免受划痕和指纹的伤害,iPhone5的镜头将拥有前所未有的顶级防护。蓝宝石水晶镜片使得在低亮度的环境下拍摄出非常清晰的照片,iPhone5拍照效果具有突破性进展。
2、iPhone 5s引爆蓝宝石发展潜力-Home键
2013 年,苹果在 iPhone5s 的 Home 键设计中引入指纹识别功能,并以蓝宝石作为盖板,避免home键被磨损和刮伤而影响指纹识别功能的使用。在苹果公司的引领作用下,以及这项技术在iPhone 5s 上极大的认可度,其他品牌的智能手机也开始引入指纹识别功能,引枝虚备爆了蓝宝石未来的发展潜力。
3、智能手表潜力巨大-iWatch采用蓝宝石屏幕
传闻iPhone6将使用蓝宝石屏幕炒得蓝宝石市场看起来"钱"猛毁途无量,最终Apple只选择在iWatch上配备了蓝宝石屏幕。在目前,蓝宝石玻璃应用在更小尺寸屏幕上,才是更为理想的选择。按照正常的逻辑,使用范围应该是从小屏逐渐延伸到大屏幕,即从摄像头/Home键, 向iWatch、小屏iPhone、大屏 iPhone、iPad……等产品发展。
液态金属
苹果早在2010年8月5日就买断了Liquidmetal的液态金属材料技术,后分别在2012年6月15日、2014年5月17日续约,刚刚过去的2015年6月17日又第三次进行了续约,但这次的时间只有半年多点,延续到2016年2月5日。根据协议,Liquidmetal的液态金属技术将继续独家授权给苹果,可用于其消费电子产品中,但这么多年来,苹果只在iPhone 3G的卡针里试用过液态金属材料,一直没有用于iPhone本身的迹象,不知道iPhone 7能不能实现这个梦想呢?
为了实现梦想,相应的液态金属机构(公司)应加紧步伐,赶上iPhone 7的节奏。目前主要研究液态金属的机构(公司):Liquidmental Technologies,Inc.,帕姆蒂昊宇液态金属有限公司,东莞宜安科技股份有限公司,比亚迪股份有限公司,中科院金属研究所。
铝合金
纵观苹果产品线,ipad清一色的铝合金一体成型设计,iphone全系列的铝合金外壳设计,Macbook超薄铝合金设计,MacPro铝合金一体设计,苹果对铝合金可谓情有独钟,并且已经对这种材料相关的CNC、表面处理、一体成型工艺方面真正到了极致。
苹果在去年推出iPhone6和iPhone 6 Plus后,相信不少用户都知道iPhone6及6 Plus出现弯曲事件,早前有消息显示,苹果将会在下一代iPhone中使用最新的7000系列铝合金材料,让新产品的硬度比目前的iPhone 6及iPhone 6 Plus坚硬两倍。Apple Watch Sports运动版上已经使用了这种新型铝合金。按照苹果的说法,它比大多数铝金属强度高60%,而密度只有不锈钢的1/3,而且色泽亮丽闪耀,结构浑然一体,几近无瑕。但是消息人士也指出,7000系列铝合金会导致CNC加工工艺更加复杂,势必会影响良品率和产能。
新型仿阳极氧化金属材料自从iPhone 6
发布后就有不少人吐槽其背部的天线外露设计太丑,有人说这一代iPhone有着丑到哭的背影。苹果目前开发了一种新型仿阳极氧化金属材料,可以使外观和触感都和iPhone6相差不大,而且不会誉哪阻挡无线信号。做法上可以在金属氧化层上覆盖非电容层,先形成一个仿金属氧化物层,再覆盖非电容层。目前MacBook笔记本就已经可以在保证金属机身的同时并做到无线连接没有信号干扰。目前这类新材料用于iPhone时间并未确定。
银纳米线(AgNW)材料
据国外媒体的报道称苹果正考虑为12.9寸的iPad Pro配备一种新型触摸屏,使用银纳米线(AgNW)材料,而不是传统的氧化铟锡透明导电薄膜。银纳米线(AgNW)材料可以很大程度上提升触摸屏的精准度和灵敏度并可以识别多种压力级别,从而支持Force Touch。
全球约80%稀有金属铟用于生产ITO(氧化铟锡)靶材,其中铟的含量为75%左右,而90%的ITO靶材又用于生产LCD液晶面板的透明导电膜,如果苹果所以这种新材料就不需要使用铟这样的稀有金属,新材料的成本会更低。这样子苹果的盈利也就越高了。