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解密:手机屏为啥能做这么薄?

2014/09/25
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小编语:继罗王论战视频之后,小编又被科普了一次……

手机更新换代的速度是十分快速的,我们从过去的过去最早的摩托罗拉的大砖头,到现在的苹果、安卓这两大系统主导的智能手机。在短短的三十年间,其体积的变化也是相当的惊人的,由过去笨重体型逐渐的蜕变成如今的纤薄的如纸的智能手机。那么,试问究竟什么让今天的智能手机变得如此之薄呢?    


为什么手机能变薄? 从手机屏结构解析

任何物体说到它外部的变化时,都是从内部开始的,那我们就先从手机的内部结构来探秘吧。手机的主要是分为三大的结构,电池,主板,显示屏。编辑认为手机之所以变薄分为两个方向,其一,是以电池和主板的变薄为主的方向,根据科技界内耳熟能详的“摩尔定律”来看,随着芯片尺寸不断的的缩小,性能也随之不断的提升,手机的体积也自然而仍然的在变薄。而另一个方向就是,编辑今天将要为大家揭示的手机变薄的主题――一直在变薄的手机屏幕。

OLED显示技术

随着近些年来显示技术提升,智能手机厂商之间的竞争愈发的激烈。每一个厂商的为了在这个市场上站稳脚跟,纷纷推出了全新的显示硬件来彰显独树一帜的形象。诸如IPS、SLCD、AMOLED、Retina和IGZO-TFT显示技术,以及触摸屏中On-cell、In-cell和OGS全贴合屏幕技术方案等不断浮出水面,并走进寻常百姓的手中。而以上全新的技术名词,是否真的在改变手机屏幕的厚度呢?

 

作为最为重要的人机交互的最重要的设备之一,显示屏结构在这短短的数年间悄然的在变薄,那么,究竟是什么原因使手机的屏幕在变薄的呢?因此,编辑就带领大家从屏幕的结构的拆解,开始为大家抽丝剥茧的剖析,哪些结构层面能够变薄,变薄之后会否影响显示效果的好坏。

手机显示屏结构

手机屏幕显示结构,其实和液晶显示器的结构基本上大同小异。其显示的的基本原理都是,手机内部电源通过驱动IC,施加电压刺激液晶分子偏转产生点、线、面的图像,液晶分子便如闸门般地阻隔LED背光源发出光线的通过率,进而将光线投射在不同颜色的彩色滤光片中形成图像。

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●舍弃LED背光源的AMOLED

一般来说,显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的像素组成,只要控制各个像素显示相应的颜色就能输出彩色图像了。TFT是薄膜晶体管的缩写,是屏幕显示重要的结构之一,通过“百叶窗”式的矩阵排列精确控制其前面的每一个像素上,通过的背光光线的多少,从而形成彩色图像。由于液晶面板本身不能发光,因此需要LED背光光源向上打光,通过TFT来控制光线的通过来显示图像。如果,去掉LED背光源的还能否显示出彩色图像呢?

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三星推出的AMOLED显示技术,就是一种舍弃LED不光源的一种全新显示方式。AMOLED是OLED的一种,主动式矩阵有机发光二极管。它指的是在电场驱动下利用有机半导体材料和发光材料,通过把载流子注入和复合导致发光的二极管。

   

OLED发光原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。


OLED屏与LCD屏结构对比图

   

AMOLED屏的非常薄,并且还可以的将触摸层嵌入其中(之后要提及的In-cell全贴合屏幕技术),而且有AMOLED自发光的原理,完全可以舍弃传统LCD液晶显示屏的LED背光模组。因此,使用AMOLED显示屏的手机厚度,要比使用传统LCD液晶屏的手机薄一些。

 

智能手机手机的发展也不过是发展了短短的15年。从手机巨头摩托罗拉在上世纪90年代末,推出了一款名为天拓A6188的手机。作为全球的第一款智能手机,它拥有两大第一世界纪录:它是全球第一部具有触摸屏的手机,它同时也是第一部中文手写识别输入的手机。编辑相信只要使用过的智能手机的朋友,都多多少少的知晓触摸屏这个技术名词。那么,手机触摸屏技术会否影响手机厚度呢?


手机显示屏机构图

    

从手机的屏幕结构上来看,我们大体上可以起拆分成3大部分,从人手接触的保护玻璃往下,依次包括触摸屏和显示屏。而这三部分是需要进行贴合的,一般来说需要两次贴合,在保护玻璃与触摸屏之间进行一次贴合,而另一次的贴合则是在显示屏与触摸屏之间。按贴合的方式分可以分为全贴合和框贴两种。由于目前使用全贴触摸屏技术已经成为主流,因此,只对目前主流的三种进行分析。

●全贴合技术分类

全贴合技术

全贴合技术就是利用水胶或者光学胶把面板与触摸屏无缝的粘贴成一体。目前市场上常见的全贴合屏幕主要是以原有触控屏厂商为主导的OGS方案,以及由面板厂商主导的On Cell和In Cell技术方案。

1.In-Cell

In-Cell是指将触摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法,即在显示屏内部嵌入触摸传感器功能,这样能使屏幕变得更加轻薄。同时In-Cell屏幕还要嵌入配套的触控IC,否则很容易导致错误的触控感测讯号或者过大的噪音。目前使用In-cell技术苹果iPhone5屏幕厚度约为2.54mm,其中In-cell技术就为屏幕厚度减少了0.44mm。


In-cell全贴技术结构图

2.On-cell

On-Cell是指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板偏光片之间的方法,即在液晶面板上配触摸传感器,相比In Cell技术难度降低不少。主要应用于三星的AMOLED屏手机上,但是尚未克服薄型化。


In-cell与On-cell对比图(仅显示TFT-LCD结构)

3.OGS /TOL

OGS是单片式触控面板的意思,OGS技术就是把触控屏与保护玻璃集成在一起,在保护玻璃内侧镀上ITO导电层,直接在保护玻璃上进行镀膜和光刻,由于节省了一片玻璃和一次贴合,触摸屏能够做的更薄且成本更低。在有些触控厂商的内部文档中会用 TOL 来表述OGS ,两者是一个意思。在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传感器的技术,一块玻璃同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重作用。

注:ITO:氧化铟,弱导电体,特性是当厚度降到1800个埃(埃=10-10米)以下时会突然变得透明,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度时透光率又上升。


OGS全贴技术结构图


嵌入式面板厚度对比 图片来源:DIGTIMES

通过以上4种嵌入式屏幕结构对比图来看,去掉一块玻璃的In-cell内嵌式全贴合技术,明显的要比GG、On-cell和OGS三种全贴合技术方案要薄得多。

全文总结:

手机的发展虽然只有短短三十多年的时间,无论是功能上,从过去只能通话和发短信,到现在多任务处理、各种功能的APP的上线和各种娱乐功能。还是从硬件方面的,从过去的单核低频率CPU,到现在的四核、八核高频率的CPU。全部都置入这个体型纤薄的小盒子里。从而体现了科技飞速的发展,而手机屏幕显示技术发展也是非常迅猛的,同时也是作为智能手机变得越来越薄关键技术之一。

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