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小白也能看懂 深入浅出屏幕全贴合技术

文章附图

来源: OFweek显示网讯    手机中国 作者:马俊杰

   


   不知不觉,屏幕技术解析文章来到了第四期,今天分享的主题是“全贴合技术”。这个话题一直很火,直到今天为止,千元以下机型依然没有全面普及真正的全贴合技术,有读者会说GFF屏幕不是已经满大街都是吗?严格来说,GFF贴合技术算不算全贴合技术还两说,详细探讨请看下文。

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  关于屏幕贴合技术研究主要是围绕着有没有采用全贴合技术这个话题,为什么我们都那么热衷于全贴合的屏幕?采用全贴合技术的屏幕,在息屏情况下,屏幕并不会出现如下图所示的发灰现象:

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  中间那一台为非全贴合屏幕的手机

  相比起外观上差异,没有用上全贴合技术的手机屏幕最大的问题还是日常显示效果不佳。

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  全贴合屏幕之间对比

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  全贴合屏幕和非全贴合屏幕对比

  如上图所示:并没有采用全贴合技术的手机,显示面板出现了明显凹进去的感觉,和保护玻璃明显不在同一个平面,另一方面,习惯了操作全贴合屏幕的用户,换了使用非全贴合手机之后,手指触控起来的感觉总觉得怪怪的,明显感觉到隔着厚厚的玻璃操作显示面板,而全贴合屏幕操作起来就像手指能够直接碰到液晶像素分子一样的有趣。

  按照老规矩,接下来让我们回顾一下下面这张关于屏幕技术体系的结构图:

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  屏幕技术对应屏幕结构关系图

  如上图所示,第三列就是今天我们要研究的内容,贴合技术其实是贯穿屏幕的保护层、触控层和显示层的。有了前几期文章的铺垫,相信各位读者对今天的内容应该不难理解。

  想重温前几期文章的读者,请移步:

  屏幕术语那么多这些你真的能分清楚吗

  揭示康宁大猩猩玻璃耐刮却不耐摔的秘密

  盘点3DTouch上那些鲜为人知技术积淀

  贴合技术分类

  我们简单地将手机屏幕看作只有保护层、触控层和显示层,无论是全贴合还是非全贴合,三层结构之间都是需要“粘”在一起的。只不过非全贴合屏幕简单地用双面胶围着屏幕一圈和前面板(保护玻璃)粘在一起,或者连双面胶也不用,仅凭借卡扣将前面板(保护玻璃)和触控层、显示层扣在一起,如下图所示的平板电脑:

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  并没有采用全贴合技术的平板电脑

  众所周知,在复杂的日常生活各种情景中,单凭卡扣(或者加上双面胶)就能够将前面板和显示屏牢牢拴(粘)在一起,那是不可能的,双面胶终究还是会脱落的,只是时间问题,如果使用环境较为恶劣,或者经常遇到潮湿、猛烈撞击等情况,双面胶的效用更加让人担忧,而且这也导致了一个问题,三层结构之间存在着一定空间(空气层),不仅会影响屏幕通透性,导致屏幕显示效果不佳,而且很容易进灰,这也是前几年非全贴合屏幕的通病。

  后来,全贴合技术开始诞生,这也是本文重点介绍的内容,OGS等全贴合技术首先将三层结构之间需要用到双面胶的位置全部更换成LOCA(液态透明光学胶,俗称水胶)或者OCA(固态透明光学胶),OCA相对使用得更多,LOCA和OCA相比双面胶能够更好地粘合层与层之间的空隙,尽量杜绝进灰和空气流通的可能性。其次,OGS/TOL、In-Cell、On-Cell和GFF五者之间又存在着区别。简单来看,如下图所示:

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  本文主要介绍5种全贴合技术

  OGS和TOL将保护层和触控层“合并”在一起之后,再用OCA和显示层粘在一起。

  In-Cell和On-Cell将触控层和显示层“合并”在一起之后,再用OCA和保护层粘在一起。

  GFF比较特别我们最后再说,不过如上图所示,GFF屏幕也是五种全贴合屏幕中相对最厚的,基本上没有对三层屏幕结构进行"合并"的操作。

  In-Cell技术"合并"程度最高,如上图所示,也是相对其它全贴合屏幕最薄的,只剩下两层用OCA粘在一起的结构,将触控层直接做进去了显示层,犹如将牛奶倒进去了咖啡,“融合”在一起。而On-Cell则像将花生油倒进去了纯水,触控层和显示层之间始终都有一条分界线。大致了解了这5种全贴合屏幕区别之后,我们进一步单独看看每一种全贴合屏幕的特性。

  OGS和TOL

  OGS和TOL都属于将保护层和触控层整合在一起的全贴合技术,但是在制造工艺流程上有所区别,如下图所示:

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  OGS和TOL区别

两者区别在于制造工艺流程有所不同,主要是触控层什么时候添加到保护层的区别。为了提升生产效率,OGS是先对整块玻璃基板使用化学药水进行强化处理,接着安装触控层,切成小块后,屏幕边缘容易出现裂化或者边崩的现象,对于整块玻璃强度来说是一种比较大的下降,所以生产商会对其进行二次强化。

  而TOL则是先将一整块玻璃基板切成小块后逐块进行强化,再逐块安装触控层。由于是逐块强化,而且每块玻璃只需要强化一次,所以单片玻璃强度比较高,跌落时不容易碎裂,同时对于工艺精度也要求特别高,从而导致成本相比OGS略高,良品率偏低,像小米手机这种出货量那么大的机型并不适合采用TOL进行生产,所以小米手机4是采用OGS全贴合技术。

  相反,小而精的魅族MX3则主打TOL单玻璃贴合技术,毕竟当时的魅族旗舰机首发价高而且出货量不大,TOL虽然生产效率低,但是应付煤油们的需求还是绰绰有余的。魅族MX4开始就不是那么回事儿了,性价比高的配置和1799元首发价,让其产能一再承受着严酷考验,OGS和TOL两种技术并行成为了魅族当时唯一的选择,经过n个月的调整之后缓解了产能压力,全赖OGS一份功劳。

  In-Cell

  In-Cell作为今天介绍五种全贴合技术中工艺难度最高的一种,主要在于其将触控层和显示层融合在一起,这是为了让整块屏幕整体厚度进一步下降,变得更加轻薄,由于空气层进一步减少,OCA只需要出现一次,用于粘贴保护玻璃和"触控-显示层"这两层结构。简而言之,In-Cell通过在显示层加入了单独的触控IC来保证触控功能正常运作。

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  OGS、On-Cell和In-Cell对比

  从上图可得,OGS、On-Cell、In-Cell依次将触控层(触控单元/模块)不断地往下一层结构(显示层)靠拢,OGS时候还和保护玻璃(保护层)形影不离,On-Cell时候已经"变节"走近显示层,In-Cell时候索性和显示层水乳交融在一起,值得注意的是,上面的图示中,隶属于显示层的CF层(滤光层)十分关键,下文即将会说到,这是区别In-Cell和On-Cell技术关键。

  另一个小细节就是,TFT(薄膜晶体管)是一种驱动LCD显示屏发光的东西,和TN、IPS并不是同一个层面的概念,TN和IPS是液晶分子的排列方式,这是今后的文章所讨论的内容,根据百度百科中文定义,TFTLCD(薄膜晶体管液晶显示器)和OLED(有机发光二极管/有机电激光显示)才是同一个维度的东西,强调显示器/显示屏发光原理/方式。所以我们常常听到别人问起"IPSLCD和TFTLCD两种屏幕哪个更好?"或者"TFTLCD和TN屏幕是否同一回事儿?"的时候,呵呵一下就好了,因为它们之间并不是同一个维度的参数。

  On-Cell

  要解释清楚On-Cell技术,我们需要提前将下一期文章中显示层结构和各位读者简单介绍一下。如下图所示:

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  On-Cell和In-Cell区别

  LCD显示层结构比较复杂,我们简单看作只有偏光/偏振光片、滤光层、液晶层和发光晶体管四层机构,而On-Cell和In-Cell最大区别在于上图显示的触控单元/模块究竟是在"CF(滤光层)"的上面还是下面,像On-Cell这种设计,触控层放在了显示层四层结构中比较靠上的位置,它与液晶像素之间还有一层彩色滤光片基板阻隔,并不像In-Cell技术那样,将触控单元内嵌到液晶层之中。

  On-Cell技术除了能够用在LCD阵营,例如酷派大观4mini,最常见还是用在LED阵营,例如三星AMOLED和SuperAMOLED屏幕之中,不过采用了On-Cell技术的AMOLED和SuperAMOLED屏幕,在息屏情况下,外观看上去总是黑得不够彻底(有点泛紫),相比漆黑环境中,点亮屏幕显示黑色的时候那种深邃沉稳的黑,要差很远。

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  如上图所示,三星S4息屏状态下黑得不够彻底

  GFF是不是全贴合技术?

  要解释清楚GFF技术,我们需要回顾一下上一期文章提到的触控层结构。触控层内部再细分层次,主要由玻璃基板和上、下两层导电涂层组成。如下图所示:

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  非全贴合和GFF贴合技术对比

  正如上文所述,非全贴合屏幕(左图)的触控层分别采用了两层导电涂层夹着玻璃基板从而实现触控功能,但是三层结构之间存在着空气层,对于显示效果不够通透和屏幕进灰问题束手无策,而且口字型胶(双面胶)终究不是一种牢固的贴合方式,所以这种落后的非全贴合设计也逐步退出了主流的智能机市场,GFF全贴合技术(右图)首先将双面胶更换成OCA光学胶进行层与层之间粘贴,从而充分压缩三层结构之间的空气层,其次,将中间的玻璃基板换成了"导电涂层X轴+PET薄膜","导电涂层Y轴+PET薄膜",彼此之间同样用OCA光学胶相连。PET薄膜相比玻璃基板在厚度上进一步减少,同时空气层消失也让GFF全贴合屏幕厚度相比非全贴合屏幕薄了不少。

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  触控层原理图

  回顾上一期文章中触控层原理,X轴和Y轴的导电涂层共同作用下才能够定位手指具体点击屏幕的位置,但是这两层导电涂层并不是做在了一起,而是分开了两层结构,从高处垂直角度俯视下来刚好看到两层导电涂层纵横交错在一起。

  纵然GFF贴合技术降低了屏幕整体厚度,采用了更薄的PET薄膜代替玻璃基板,采用OCA光学胶填补了几层结构中的空气位置,但是GFF这种工艺严格来说,依然不是真正意义上的全贴合,因为GFF屏幕依然是由保护玻璃、触控层和显示层三个独立层组成的。分析到这里,读者应该也会发现,GFF贴合相比非全贴合技术确实有效解决了屏幕进灰的问题,同时能够一定程度上减少屏幕的整体厚度,提高了一定通透性。但是,相比另外4种全贴合屏幕,依然存在通透性不足,光线反射率增加的问题。而由于触控层并没有向上或者向下整合到保护层或者显示层,从而导致触控灵敏度上相比另外四种全贴合方式依然存在一定不足。


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