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      近年来手机屏幕技术层出不穷,早在几年前,手机上开始使用AMOLED和IPS屏幕,后来有CGS等屏幕,你知道iPhone 5用的什么屏吗?实际上iPhone 5采用的是另一种新型手机屏幕技术,即LTPS低温多晶硅屏,这么些花样繁多的手机屏幕技术之间有什么联系,又有着什么样的区别呢?

      目前的手机屏幕技术和面板类型实在太多,别说普通的消费者,就是经常玩手机的玩家也可能容易混淆,是有必要好好解读一下。

      首先我们要强调一点,目前手机的屏幕分类只有两种,分别是TFT-LCD和OLED,市场上的OLED大部分是AMOLED的,他们分别代表着被动式和主动式的显示屏幕。

      现在的厂家很喜欢使用面板类型来标注TFT-LCD面板,常见的面板主要有TN、VA、IPS、CPA(AVS)等,而a-Si、IGZO、LTPS和CGS则是材料技术。目前手机上常见的OLED屏幕以三星的Super AMOLED屏幕为主。

    显示屏幕的历史回顾

    主动式

      Super AMOLED面板名为超级有源矩阵有机发光二极管面板(Super Active Matrix Organic Light Emitting Diode)。

      LCD的显示技术由于其天生的就是受(需要背光的支持),所以不管怎样亮度总有损失,而且光要透过两层玻璃与各种膜产生偏光,这样会带来色彩的损失,另外像素密度的提高也比较困难,成本会更高,所以人们更需要一种可以接近无损的屏幕,于是可以自发光的攻型显示技术被发展了起来,这就是我们所说的AMOLED。

      由于其不需要厚厚的玻璃与背光板,这种屏幕的发出的光可以直接被人眼接受,这样不管是从色彩损失还是视角上,这种屏幕都是一种理想的屏幕。不过老天爷往往是公平的,OLED也有其不可克服的缺点,那就是三色发光损耗不一致。

      我们知道现在的白光实际上是有三原色组成的,即红、绿、蓝三色,那么要想发出这三种光我们所要给出的能量并不一致,反映到实际上就是所加电流不一致(E=hv,频率不同所需要的能量也不同),这就好比你敲打东西,你所使用的力量越大,那么工具也就越容易损坏,所以AMOLED中发红光的电极损坏的就比蓝绿电极要慢,也就是说屏幕越用会越偏红。于是有些厂商为了减缓这种效果会将屏幕在出厂时调的比较蓝,这样使用一段时间屏幕颜色就正常了。

    被动式

      被动式的面板需要背光的支持,主要有下面这几种类型。

      TN面板名为扭曲向列型面板(Twisted Nematic),成本低廉注定了它是应用最广泛的一种,TN有时候也会被称之为TFT(好吧这是民间通俗不太科学叫法),TN面板的缺点是可视角度小、色彩还原能力有限。

      VA面板全称垂直配向型面板(Vertical Alignment),有富士通的MVA和三星的PVA两种。比起TN面板,VA面板可以提供更广的可视角度以及更好的色彩还原能力。三星的PVA(Patterned Vertical Alignment)面板技术是从富士通的MVA发展和继承而来。VA面板的缺点是功耗较高、价格较高。

      IPS面板全称平面转换面板(In-Plane Switching),是日立公司在1996年开发的面板技术,从TFT面板改进而来,所以也称为“Super-TFT”面板。IPS面板分为S-IPS、AS-IPS、H-IPS、S-IPS和E-IPS等几种,同样拥有可视角度大,色彩还原能力较强的优点,但其功耗较Super AMOLED屏幕高。

      CPA为连续焰火状排列模式广视角面板(Continuous Pinwheel Alignment),这一种面板同样属于夏普。夏普CPA面板色彩还原和可视角度都很优秀,但价格昂贵。需要注意夏普把自己所用过的TN+Film、VA、CPA等广视角技术的产品都统称为ASV。


    许多高端手机都以IPS面板作为卖点

    几种显示材料技术的介绍

      a-Si为非晶硅技术,是目前应用最广的一种,技术简单、成本低廉,但开关所占的像素本身的面积很大导致亮度无法做得很高(也就是开口率低),另外PPI也只能做到约200PPI的水平。

      IGZO为铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide)的缩写,它是一种薄膜电晶体技术,通过在TFT-LCD的主动层上打上一层IGZO金属氧化层,从而获得更出色的电子性能。相比a-Si其开关晶体管体积更小,可以实现更高的像素开口率,其PPI普遍在300以下。IGZO的优点是高精度、低功耗和高触控性能。使用这一技术面板的有苹果的iPad。


    TFT电极结构


    IGZO电极结构

      LTPS(Low Temperature Poly-silicon)低温多晶硅技术是为了解决单晶硅的缺点开发而来,LTPS比起a-Si,把外围电路集成到面板基板的可操作更强,载流子移动速度更快,面板的设计更简单,PPI最高可实现500+,一般在300PPI以上的都是采用这种技术,代表产品有HTC One X、iPhone 4/4S/5。

      CGS(CG-silicon)连续粒状结晶硅屏幕技术是属于LTPS的一个变种(夏普官方原文"CG-silicon is a variant of the LTPS process using laser annealing to get larger domains”),它的载流子移动速度是LTPS(Low Temperature Poly-silicon,低温多晶硅)技术的3倍,是普通A-si(非晶硅)技术的600倍。可以实现更高的开口率,在同样的背光亮度条件下,屏幕亮度更高,而在屏幕亮度不变的情况下,能够使用更低亮度的背光以节约电量。此外它更轻薄,耐冲撞及扭曲。


    CGS屏幕技术

    关于玻璃贴合及触控屏整合工艺

      我们之前多个手机的评测中都谈到了单玻璃贴合技术。这些技术都是把触控部分整合到内层玻璃或者是显示屏上面,实现减少厚度、简化工艺制程、增加屏幕的通透程度、减少反光、不进灰等目的。目前这一类的技术主要有以触控屏厂商为主导的One Glass/Touch on Lens方案,以及由面板厂商主导的On-Cell和In-Cell方案。

      One Glass/Touch on Lens通过在保护玻璃内侧镀上ITO导电层,把触控屏与保护玻璃集成在一起,代表产品有魅族MX2小米手机2,使用这一方案的手机屏幕如果摔碎的话,触控也随之失效;

      On-Cell是将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间,代表产品有三星的Galaxy S3;


    三星的Super AMOLED屏幕其实就是使用On-Cell技术

      In-Cell则是将触摸传感器嵌入到液晶像素中,代表产品有苹果的iPhone 5。


    4种触控方案对比

    关于屏幕玻璃

      上面提到了玻璃贴合工艺,也顺便提一下玻璃方面的东西。目前市场上的智能机玻璃主要为康宁公司的“Gorilla 大猩猩”玻璃和AGC公司的“Dragontrail 龙迹”玻璃,两者的代表产品分别为iPhone和索尼的Xperia Z。大猩猩玻璃属于钠钙玻璃,而Dragontrail玻璃属于硅酸铝化学强化玻璃。

    总结

      说了这么多不知道大家明白了没有,举个例子,iPhone 5是使用了第二代IPS(in-panel switching)+ 低温多晶硅(LTPS) + In-Cell触控面板 + Gorilla 大猩猩玻璃的产品。

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