為什麼手機能變薄?從手機屏結構解析

2020-12-06 中關村在線

1全新顯示技術引發手機變薄？

    手機更新換代的速度是十分快速的，我們從過去的過去最早的摩託羅拉的大磚頭，到現在的蘋果、安卓這兩大系統主導的智慧型手機。在短短的三十年間，其體積的變化也是相當的驚人的，由過去笨重體型逐漸的蛻變成如今的纖薄的如紙的智慧型手機。那麼，試問究竟什麼讓今天的智慧型手機變得如此之薄呢？     


為什麼手機能變薄？ 從手機屏結構解析

    任何物體說到它外部的變化時，都是從內部開始的，那我們就先從手機的內部結構來探秘吧。手機的主要是分為三大的結構，電池，主板，顯示屏。編輯認為手機之所以變薄分為兩個方向，其一，是以電池和主板的變薄為主的方向，根據科技界內耳熟能詳的「摩爾定律」來看，隨著晶片尺寸不斷的的縮小，性能也隨之不斷的提升，手機的體積也自然而仍然的在變薄。而另一個方向就是，編輯今天將要為大家揭示的手機變薄的主題――一直在變薄的手機屏幕。


OLED顯示技術

    隨著近些年來顯示技術提升，智慧型手機廠商之間的競爭愈發的激烈。每一個廠商的為了在這個市場上站穩腳跟，紛紛推出了全新的顯示硬體來彰顯獨樹一幟的形象。諸如IPS、SLCD、AMOLED、Retina和IGZO-TFT顯示技術，以及觸控螢幕中On-cell、In-cell和OGS全貼合屏幕技術方案等不斷浮出水面，並走進尋常百姓的手中。而以上全新的技術名詞，是否真的在改變手機屏幕的厚度呢？

2在變薄的手機屏顯結構

     作為最為重要的人機互動的最重要的設備之一，顯示屏結構在這短短的數年間悄然的在變薄，那麼，究竟是什麼原因使手機的屏幕在變薄的呢？因此，編輯就帶領大家從屏幕的結構的拆解，開始為大家抽絲剝繭的剖析，那些結構層面能夠變薄，變薄之後會否影響顯示效果的好壞。

●手機顯示屏結構

    手機屏幕顯示結構，其實和液晶顯示器的結構基本上大同小異。其顯示的的基本原理都是，手機內部電源通過驅動IC，施加電壓刺激液晶分子偏轉產生點、線、面的圖像，液晶分子便如閘門般地阻隔LED背光源發出光線的通過率，進而將光線投射在不同顏色的彩色濾光片中形成圖像。

手機屏幕顯示結構

●捨棄LED背光源的AMOLED

    一般來說，顯示屏由許多可以發出任意顏色的光線的像素組成，只要控制各個像素顯示相應的顏色就能輸出彩色圖像了。TFT是薄膜電晶體的縮寫,是屏幕顯示重要的結構之一，通過「百葉窗」式的矩陣排列精確控制其前面的每一個像素上，通過的背光光線的多少,從而形成彩色圖像。由於液晶面板本身不能發光，因此需要LED背光光源向上打光，通過TFT來控制光線的通過來顯示圖像。如果，去掉LED背光源的還能否顯示出彩色圖像呢？

三星AMOLED屏和蘋果IPS屏對比度PK

    三星推出的AMOLED顯示技術，就是一種捨棄LED不光源的一種全新顯示方式。AMOLED是OLED的一種，主動式矩陣有機發光二極體。它指的是在電場驅動下利用有機半導體材料和發光材料，通過把載流子注入和複合導致發光的二極體。

    OLED發光原理是用ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經過電子和空穴傳輸層遷移到發光層，並在發光層中相遇，形成激子並使發光分子激發，後者經過輻射弛豫而發出可見光。


OLED屏與LCD屏結構對比圖

    AMOLED屏的非常薄，並且還可以的將觸摸層嵌入其中（之後要提及的In-cell全貼合屏幕技術），而且有AMOLED自發光的原理，完全可以捨棄傳統LCD液晶顯示屏的LED背光模組。因此，使用AMOLED顯示屏的手機厚度，要比使用傳統LCD液晶屏的手機薄一些。

3在變薄的觸控螢幕結構

    智慧型手機手機的發展也不過是發展了短短的15年。從手機巨頭摩託羅拉在上世紀90年代末，推出了一款名為天拓A6188的手機。作為全球的第一款智慧型手機，它擁有兩大第一世界紀錄：它是全球第一部具有觸控螢幕的手機，它同時也是第一部中文手寫識別輸入的手機。編輯相信只要使用過的智慧型手機的朋友，都多多少少的知曉觸控螢幕這個技術名詞。那麼，手機觸控螢幕技術會否影響手機厚度呢？


手機顯示屏機構圖

     從手機的屏幕結構上來看，我們大體上可以起拆分成3大部分，從人手接觸的保護玻璃往下，依次包括觸控螢幕和顯示屏。而這三部分是需要進行貼合的，一般來說需要兩次貼合，在保護玻璃與觸控螢幕之間進行一次貼合，而另一次的貼合則是在顯示屏與觸控螢幕之間。按貼合的方式分可以分為全貼合和框貼兩種。由於目前使用全貼觸控螢幕技術已經成為主流，因此，只對目前主流的三種進行分析。

●全貼合技術分類

全貼合技術

    全貼合技術就是利用水膠或者光學膠把面板與觸控螢幕無縫的粘貼成一體。目前市場上常見的全貼合屏幕主要是以原有觸控屏廠商為主導的OGS方案，以及由面板廠商主導的On Cell和In Cell技術方案。

1.In-Cell

    In-Cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法，即在顯示屏內部嵌入觸摸傳感器功能，這樣能使屏幕變得更加輕薄。同時In-Cell屏幕還要嵌入配套的觸控IC，否則很容易導致錯誤的觸控感測訊號或者過大的噪音。目前使用In-cell技術蘋果iPhone5屏幕厚度約為2.54mm，其中In-cell技術就為屏幕厚度減少了0.44mm。


In-cell全貼技術結構圖

2.On-cell

    On-Cell是指將觸控螢幕嵌入到顯示屏的彩色濾光片基板和偏光片之間的方法，即在液晶面板上配觸摸傳感器，相比In Cell技術難度降低不少。主要應用於三星的AMOLED屏手機上，但是尚未克服薄型化。


In-cell與On-cell對比圖（僅顯示TFT-LCD結構）

3.OGS /TOL

    OGS是單片式觸控面板的意思，OGS技術就是把觸控屏與保護玻璃集成在一起，在保護玻璃內側鍍上ITO導電層，直接在保護玻璃上進行鍍膜和光刻，由於節省了一片玻璃和一次貼合，觸控螢幕能夠做的更薄且成本更低。在有些觸控廠商的內部文檔中會用 TOL 來表述OGS ,兩者是一個意思。在保護玻璃上直接形成ITO導電膜及傳感器的技術，一塊玻璃同時起到保護玻璃和觸摸傳感器的雙重作用。

註：ITO：氧化銦，弱導電體，特性是當厚度降到1800個埃（埃=10-10米）以下時會突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時透光率又上升。


OGS全貼技術結構圖


嵌入式面板厚度對比 圖片來源：DIGTIMES

    通過以上4種嵌入式屏幕結構對比圖來看，去掉一塊玻璃的In-cell內嵌式全貼合技術，明顯的要比GG、On-cell和OGS三種全貼合技術方案要薄得多。

全文總結：

    手機的發展雖然只有短短三十多年的時間，無論是功能上，從過去只能通話和發簡訊，到現在多任務處理、各種功能的APP的上線和各種娛樂功能。還是從硬體方面的，從過去的單核低頻率CPU，到現在的四核、八核高頻率的CPU。全部都置入這個體型纖薄的小盒子裡。從而體現了科技飛速的發展，而手機屏幕顯示技術發展也是非常迅猛的，同時也是作為智慧型手機變得越來越薄關鍵技術之一。

正所謂，科技改變生活。我們從最早的摩託羅拉的大磚頭，到現在的蘋果iPhone6，手機屏幕的厚度有著翻天覆地的變化，那麼究竟是怎樣能夠實現這種極致超薄的那？這篇文章會給大家一一解答。

蘆杉

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