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手機屏幕為何一摔就碎呢?

前兩天在看手機的時候,由於手勢不在對一激動手一滑,然後你懂的,手機砸向地面啪的一聲,大事不妙,趕緊撿起手機翻轉屏幕定睛一看,屏幕碎成了蜘蛛網狀,那叫一個心痛!

第二天趕緊問一下售後客服換個原廠的手機屏得多少錢,不問不知道一問嚇一跳,一個原廠手機屏幕居然要我大幾百,算了換個普通的屏得了。幸虧不是曲面屏,全面屏,要不然價格得要一兩千塊。我問客服為什麼那麼貴,客服小妹妹說:要換一整個手機屏幕,而且這個還是Super AMOLED屏,現在屏幕都是集成一體的整體屏,成本本來就很高,所以都貴。聽的我一愣一愣的,果斷放棄原廠屏幕。

其實大多數的手機屏幕破碎的只是表層的玻璃,裡面的顯示屏並沒有壞,也不影響手機的正常顯示,只是影響手指操作屏幕的感覺,同時觸摸屏破損部位的觸摸功能受損。

現在主流手機玻璃主要為鋁硅玻璃,平板鋁硅玻璃主要來源為康寧(大猩猩玻璃)、肖特(xensation cover)、旭硝子(Dragon Trail).現在給大家科普一下鋁硅玻璃的特性:

1、抗彎強度:180~220Mpa;

2、熱膨脹係數:42~46*10-7/k

3、軟化溫度:≥920℃;

4、使用溫度:≤550℃;

5、抗衝擊溫度:≥350℃;

6、產品密度:2.62~2.67g/cm3;

7、透光率:>92%

既然碎的只是表層的玻璃,各種屏幕你又了解多少呢?下面小編就來盤點一下,手機屏的發展過程,為何以前的手機碎屏碎的概率比較低,反而是現在的智能手機和智能大屏PAD的觸摸屏容易碎呢?


我們先從手機發展史來看一下手機屏的發展演變史。

在上世紀80年代中期,摩托羅拉來到中國,摩托羅拉3200它具有一塊雙行單色顯示屏,支持英文簡訊,英文電話薄等功能。開啟了中國的市場上行動電話時代,而且還帶有黑白顯示屏。

中國市場第一部單色顯示屏手機摩托羅拉

顯示屏作為手機最重要的顯示輸出設備,從最初的單色LCD顯示屏幕,到STN、CSTN顯示技術,再到TFT顯示屏,顯示技術幾乎見證了手機產業的發展歷程。就是這樣一塊小小的顯示設備,卻蘊含了無限的尖端科技與人類智慧的結晶。

單色LCD顯示屏

手機的顯示屏最初是單色顯示屏,即黑白屏。由CPU控制液晶屏像素的「黑」與「不黑」,組成文字和圖形。

第一部壓力感測黑白屏觸屏手機

到上世紀90年代中期,IBM公司推出了SimoPersonal Communicator行動電話,採用了壓力感測黑白屏來替代按鍵。這款手機還有觸摸筆,可以在屏幕上寫字。還可以發傳真。二三十年前這個用觸控筆來控制手機屏的設計對於近十年來的觸摸手機起到了無可代替的啟發作用。

第一代四色彩屏手機 西門子S10

1998年西門子推出了世界上第一代「彩屏手機」--西門子S10。但它的屏幕只能顯示紅、綠、藍、白,共四色。給後來彩屏手機帶來了不何估量的作用。

黑白屏以及後來具有淡橙色、淡綠色、淡藍色等單色顯示的屏幕都被稱之為單色屏,這種具有單色顯示的手機屏幕,統稱為TN類液晶屏幕。其中摩羅托拉3200和95年第一款GSM的愛立信GH337等也屬一於單色屏是TN類的。


TN型液晶顯示屏

首先我們說的是TN這種液晶屏幕,它的結構就像我們平時吃的漢堡包一樣。兩層玻璃基板中間夾著一層液晶分子,兩層玻璃基板外側擁有一層偏光層,基板的內側表面上塗有一層作為電極的透明且導電薄膜,之後再其面向液晶層的那面鍍上一層配向劑。當通上電後,分子層由於通電後偏極性水平旋轉90°,背光通過TN型的液晶分子層後,再利用兩個平行偏光片使得光完全不能通過,這樣就可以產生圖像了。這兩個平行偏光片類似於我們現在的百葉窗,可能選擇性遮光。

採用STN屏的諾基亞7110 和 愛立信R250

國內最早支持WAP的手機諾基亞7110和第一部三防手機愛立信R250 PRO採用背光源的是STN屏。

STN是Super TwistedNematic的縮寫,是我們接觸的最多的LCD了,因為我們過去使用的灰階手機的屏幕都是STN的。STN型液晶屬於被動矩陣式LCD器件,它的好處是功耗小,具有省電的優勢。


STN型液晶面板

接下來,讓我們看一看STN型液晶面板,採用和TN型液晶面板相同的原理顯示,只是它將入射的光旋轉了180~270度,比之前的90度大了一兩倍。同時由TN型液晶面板的明暗兩種變化,到STN液晶以淡綠色和橘色為主的單彩色屏。

第二代手機從屏幕分為:CSTN(彩色STN)面板,和TFT液晶驅動技術的彩色顯示面板。CSTN即ColorSTN,彩色STN的顯示原理是在傳統單色STN液晶顯示器的基礎上增加了彩色濾光片,將單色顯示矩陣中的每一像素分別分為紅、綠、藍三基色,並通過液晶分子層後傳送式的背光照明就可顯示出彩色畫面。

2001年第一款擁有256色彩屏的愛立信T68

2002年上市的諾基亞6610的上市讓人們的生活變得色彩斑斕,但真正意義上的彩色屏幕手機是在2003年上市的黑莓7230和諾基亞3530等手機才真正的帶來了彩屏。

CSTN一般採用傳送式(transmissive)照明方式,傳送式屏幕要使用外加光源照明,稱為背光(backlight),照明光源要安裝在LCD的背後。傳送式LCD在正常光線及暗光線下,顯示效果都很好,但在戶外,尤其在日光下,很難辨清顯示內容而背光需要電源產生照明光線,要消耗電功率。

CSTN響應速度慢是它的致命傷,這就是很多採用這種屏幕的手機看起運行速度非常緩慢,其實是來自屏幕響應速度的遲滯。

在此之前我們的手機屏幕並不像現在的大屏手機那麼容易破碎,主要原因有兩個:第一以前的手機屏比較小,都是鑲嵌在手機中,屏幕邊框都有手機外殼包裹;第二顯示屏上方有耐劃傷的透明樹脂蓋板;它們在非特殊情況下是不會破損的,除非惡意破壞唯一不好的地方就是屏幕與蓋板的夾層邊緣容易有進入灰塵,導至顯示屏幕不清晰。


TFT-LCD顯示屏

自從進入到雙屏翻蓋手機以來,手機屏表面玻璃蓋板就會破損。

擁有65萬色的內外雙屏的三星SGH-V200

2003年上市的三星SGH-V200是全球第一台擁有65536色屏顯色彩的TFT-LCD液晶屏手機具有雙液晶屏顯功能。下面我們看一下TFT-LCD屏幕結構。

通俗易懂的手機層次分解圖

都知道手機上的屏幕總體分為三個結構,最下面一層是顯示的,第二層是觸摸的,第三層是外面的保護玻璃。

之前智能手機屏的主要陣營就是LCD液晶屏,也就是常說的普通液晶顯示屏,什麼是液晶呢?自然界中有很多物質有三種狀態:例如水,固態冰,液態水和氣態。液晶顧名思義就是液態晶體。

LCD液晶顯示屏結構圖

液晶被兩塊平行的玻璃夾住,形成了一個密閉的空間,兩塊玻璃夾層外面還有一層偏光板,兩塊偏光板就像百葉窗一樣的東西,隔行透光,這兩塊偏光板相互垂直,一塊垂直開啟(左右翻),一塊水平開啟(上下翻)。LCD是背光,他本身不發光。

TFT-LCD顯示屏結構

TFT-LCD一種完全主動式液晶驅動技術面板。它以矩陣的形式排列在液晶像素點後來驅動液晶分子,進而可以達到調節亮度和對比度的顯示效果。

TFT和TN類面板完全不同,因為TN、IPS、MVA等都是液晶分子排列的形式,而TFT液晶分子驅動技術是一種調節屏幕亮度的,因此我們將擁有TFT驅動技術的液晶面板稱之為主動式面板或叫做有源式面板。

CSTN和TFT兩種面板技術手機屏幕都有一定有缺陷比如:

1,在強烈的陽光下無法看清屏幕,

2,色彩表現依然單調,

3,不節能等等。

TFT液晶屏製程圖解

TFT(Thin Film Transistor)即薄膜場效應晶體管,屬於有源矩陣液晶顯示器中的一種。它可以「主動地」對屏幕上的各個獨立的像素進行控制,這樣可以大大提高反應時間。

一般TFT的反應時間比較快,約80毫秒,而且可視角度大,一般可達到130度左右,主要運用在高端產品。所謂薄膜場效應晶體管,是指液晶顯示器上的每一液晶像素點都是由集成在其後的薄膜晶體管來驅動。從而可以做到高速度、高亮度、高對比度的優越性能來顯示屏幕信息。

TFT屏幕從65536 色、到16 萬色、再到1600萬色的發展演變,它和彩屏CSTN相比較,TFT的顯示效果更加出彩。


IPS顯示屏

2007年手機又進入到了兩大陣營對絕的時代:IPS VS OLED。

2007年我們進入了3G時代,3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息,速率一般在幾百kbps以上。此時的手機已經變得相當智能了,已經擁有了很多應用程序。已經開始慢慢取代了掌上電腦Pocket PC。

蘋果iPhone4的IPS屏

到了iPhone4手機開始,它搭載了IPS面板,通過在液晶面板上覆蓋一層0.2毫米厚的聚丙烯酸酯樹脂(有機玻璃),可在一定程度下可以保護液晶屏幕在受到輕微衝擊時免遭劃傷損壞。

IPS(In-Plane Switching,平面轉換)技術是日立公司於2001推出的液晶面板技術。IPS俗稱「Super TFT」,從名字中我們知曉,IPS屏幕是基於TFT的一種技術,其實質還是TFT屏幕,只不過是採用IPS技術的TFT屏,其主要是改變了液晶分子顆粒的排列方式,採用水平轉換技術,加快了液晶分子的偏轉速度,保證在抖動時畫面清晰度還有很好的表現力,因此色彩表現比TFT更加優秀,細節表現更細膩,可視角度更高。相對於普通的TFT屏,它擁有可視角度大、色彩還原準確、觸摸無水紋、環保節電等優勢。


SLCD顯示屏

SLCD液晶屏的全稱為Splice LiquidCrystal Display,意為拼接專用液晶屏,是LCD屏幕的一款高端衍生品種,其屏幕表現偏於暖色調,具備高對比度、高色彩還原度等特點,更適合人眼光看,而在SLCD屏幕上,最顯著的特點是其使用壽命長達5萬小時,幾乎不用擔心它的使用壽命。

由於SLCD的市場表,很快就衍生了多代產品,目前已經有第五代的Super LCD,簡稱為Super LCD 5,其通透性非常出色,飽和度也把控得很到位,得到很多用戶的高度認可。

提到LCD屏幕的分支,不得不說ASV技術,這是由日本夏普公司研發的一項屏幕顯示技術。該技術通過縮小液晶面板上顆粒之間的間距,增大液晶顆粒上光圈,可以提高圖象質量,並整體調整液晶顆粒的排布來降低手機屏幕的反射,增加亮度、可視角和對比度。遺憾的是這項技術除了夏普自家在使用,很少授權給其他廠商。

在手機顯示技術上,LG公司則推出了NOVA顯示技術,這項技術是一個增強技術,可以使IPS屏幕的亮度有效提升,使屏幕最高可以達到700nit的亮度,同時保持屏幕在高亮的情況下還能精確顯示黑白原色,讓用戶在室外強光下也能擁有良好的閱讀體驗。最重要的是NOVA顯示屏相比IPS屏幕還能減少50%功耗。


OLED顯示屏

三星是最早開始OLED屏幕研發的廠商,至今發展已有十多年時間。OLED(OrganicLight-EmittingDisplay,有機發光顯示器)是指有機半導體材料和發光材料在電場驅動下,通過載流子注入和複合導致發光的現象。

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。輻射光可從ITO一側觀察到,金屬電極膜同時也起了反射層的作用。

OLED屏的結構


AMOLED顯示屏

和IPS同期的還有AMOLED面板,三星公司研發的AMOLED和LG公司開發的OLED同屬於OLED的兩個分支。AMOLED面板也是主動式面板的一種,具有響應速度快,對比度高,視野更廣闊,色彩更艷麗,更加節能等特點,俘獲了很多手機控。

AMOLED 屏結構

AMOLED面板同樣也是一種具有多層漢堡的顯示構造,它是將層狀的有機材料(EL)夾在以透明的銦錫氧化物(ITO)為正極,與金屬陰極之間的三明治之構造。有機材料薄膜包括空穴傳輸層(HTL)、有機發光層(EML)、與電子傳輸層(ETL)。

外加適當的電壓,由正極注入的空穴發射層與由陰極注入的電荷在發光層進行結合,即可激發有機材料使其產生光亮,並通過紅、綠、藍(RGB)三原色,構成基本色彩,進而形成彩色的圖像。

AMOLED(全稱:ActiveMatrix/Organic Light Emitting Diode)有源矩陣有機發光二極體面板(AMOLED)顯示技術。MOLED不管在畫質、效能及成本上,先天表現都較TFT、LCD好很多。這也是許多國際大廠儘管良率難以突破,依然不放棄開發AMOLED的原因。

在顯示效能方面,AMOLED反應速度較快、對比度更高、視角也較寬泛,這些是AMOLED能夠輕鬆就應對TFT、LCD的地方;另外AMOLED具自發光的特色,不需使用背光板,因此比TFT更能夠做得輕薄,而且更省電;還有一個更重要的特點,不需使用背光板的AMOLED,可以省下佔TFT、LCD 將近40%的背光模塊成本。

諾基亞N86早期AMOLED屏幕


Super AMOLED顯示屏

三星推出的全新屏Super AMOLED(全稱:Super Active Matrix/Organic LightEmitting Diode),相比傳統AMOLED炫屏而言,直接扔掉了顯示層、觸控感應層及外覆玻璃層的層疊分離式設計,Super AMOLED是將顯示層、觸控感應層和外覆玻璃層無縫貼合在一起的。這使得SuperAMOLED面板更加纖薄,多點觸控也更加靈敏,並且在對比度、色彩還原上進一步得到提升。簡單的說,就是AMOLED升級出來的超級版!

Super AMOLED屬於第二代AMOLED屏幕,無論是在細膩程度、反光度、省電能力、反應速度上,都要比AMOLED高出不少,因為其屏幕色彩飽和度高,顯示艷麗,被三星一直沿用於自家產品中。

現在手機技術日新月異,不斷的推陳出新,不斷的將屏幕做大,顯示像素不斷提升,為了提升手機的單手握感,又要將屏幕做大,手機工程師們日夜操刀,為了就是將屏幕做到無限大,將手機多餘的邊框去除,為的就是讓手機用戶有更好的體驗,也為了讓手機外觀更炫麗,更美觀,更輕薄,現在的手機廠家已將屏幕幾乎做到了與手機同等大小。

曲面屏腕錶手機

OLED屏的新玩法:從曲面屏到全包圍屏、摺疊屏自從三星旗艦手機的「曲面屏」出名後,不少廠商也採用了這種「曲面屏」的設計。能夠做到「曲面」關鍵在於OLED屏的「可彎曲性」,都說未來手機都會採用OLED屏,不過廠商們使用這種屏幕目的並只是為了「曲面」,還將有更多的玩法。

由於OLED可自發光,因此發光模組的去掉可以讓機身更為纖薄,可見手機將越做越薄,同時也能實現屏幕常亮技術。當然更關鍵是未來手機的屏幕或會採用全包圍屏以及摺疊屏的設計。之前就有消息稱三星和LG合作,將LG的OLED屏封裝技術應用在新機器上,以讓手機屏幕更加「彎曲」,蘋果則想到將OLED屏彎曲到360度,利用屏幕直接將機身兩側包裹。

HUAWEI Mate 20 RS 保時捷款

採用2k+ 3120 x 1440 像素的全貼合OLD屏

目前我國手機第一品牌華為,其研發的手機性能已經走在世界手機前列,作為手機最核心的處理器,華為都能自己研發出高性能麒麟處理器,作為手機界的領軍品牌.華為的5G技術世界排名第一,雖然受到美澳日等國家和地區的打壓,但華為不會因此而放棄走向世界的決心.真正的強者都很淡定,華為自身強大的專利池足以支撐華為立於世界品牌手機之林.

手機屏幕經過劉海屏,水滴屏,全面屏,曲面屏,摺疊屏,就差可以任意彎曲摺疊的防塵防水防摔的軟屏手機了。等到手機發展到只有銀行卡的厚度,可以任意彎取,不怕碎,不怕水,防火(防盜防閨蜜),我們指日可待。

具有摺疊屏幕的柔派手機

OLED屏更好的一個應用就是摺疊屏,其概念都是利用OLED屏以讓手機機身實現摺疊,儘管目前來看這樣的技術離我們很遠,但相信很快將成為潮流。


QLED顯示屏

隨著屏幕的不斷發展,出現了全新的QLED屏幕技術,QLED是一種全的發光技術,即量子點發光技術。QLED與OLED相似,同樣具有自發光的特性,只是OLED自發光體是有機二極體,而QLED自發光體是量子點。

QLED量子點

QLED仍在技術研發初期,而QLED屏幕技術目前主要用於電視等大屏幕的領域,並且市面上的量子點技術只是在液晶技術的基礎上,優化背光源,也就是我們所說的光致發光,其本質還沒有達到自發光的特性,所以目前的QLED屏幕更像是LCD和OLED的混合體。現在看來,QLED量子點技術還有許多技術難題需要攻克。

屏幕技術發展了這麼多年,在顯示效果上也有了質的提升。隨著用戶需求的不斷提升,廠商也在屏幕這條道路上探索。就近幾年的市場情況來看,OLED屏幕的勢頭更勝。隨著國產屏幕廠商紛紛在OLED屏幕領域發力,未來幾年OLED屏幕將更加流行,但這並不意味著LCD屏幕將會退出歷史舞台。同時,QLED的面世,讓未來手機屏幕行業充滿了無限可能。


屏幕像素1920*1080是什麼意思?

其實就是一塊屏幕橫向有1080個像素點,縱向1920個有像素點。類似於數碼相機一樣,數量越大,色彩還原的就更細膩更清晰,只有在放大圖片的時候才能比較出來。但對於我們常規的手機屏幕來說,相同條件,相同圖片大小相同像素的情況下,對於玩手機遊戲的朋友來說,像素越高,運行速度卻越慢,這是因為畫面的細節處理要消耗更多的手機資源,特別圖像處理器的運行的空間佔用比較多。影響了手機的運行速度。

屏幕像素排列示意圖

如果只是看手機相片,那還是FHD全高清來的好點,如果注重娛樂玩手游的朋友來說,還關注的是手機運行的順暢程度,遊戲畫面的細節看不出多少差異。

有的小夥伴說既然AMOLED那麼優秀,為什麼市面上買不到AMOLED的電腦顯示器呢?只有在手機上才應用,AMOLED問世不久,技術不成熟,成本遠高於LCD。所以幾乎沒有大規模的AMOLED顯示器,只有索尼和LG兩家在做,價格也非常昂貴。IPS和AMOLED各有千秋,選什麼屏幕的手機這就看各位自己的喜好了。

隨著科技不斷的進步,手機慢慢向著更輕薄,更智能,更安全的方向發展,手機屏幕技術發展慢慢往OLED靠齊。

我國目前生產顯示屏的主要廠家

我國做柔性屏的工廠有好幾家,目前都相應的針對手機屏的項目不斷的投入並新建多條生產線,給國內外品牌手機商供貨,柔性屏也可以減少碎屏的幾率,利用 OLED 屏可彎曲性吸收外力、抗壓、抗碎。

近日柔宇科技最新上市的柔派手機是手機行業的一大亮點,採用的是柔性的OLED顯示屏技術。不僅僅在手機上應用,還應用在了穿戴設備例如比較常見的智能手環上,柔宇科技還將顯示屏加裝在時尚的帽子和T恤上面。

11月5日在上海國家會展中心召開的首屆進口商品博覽會上已有多家外資廠家展示了當前新研製出來的比較先進顯示屏幕技術。


從現在手機屏的發展史,簡單的給各位梳理一下屏幕技術的發展.

一,單色顯示屏手機以單色LCD液晶屏,有兩種顯示技術分別如下:

TN:TwistedNematic STN:Super TwistedNematic

二,四色顯示屏手機以CSTN液晶屏顯示技術

CSTN:Color Super TwistedNematic

以上統稱為被動矩陣式LCD器件

三,彩色顯示屏手機,以TFT和IPS顯示技術

TFT:Thin Film Transistor

薄膜場效應晶體管顯示技術,屬於有源矩陣液晶顯示技術.

IPS=Super TFT:In_Plane Switching

SLCD:SpliceLiquidCrystal Display

拼接專用液晶顯示屏.現在發展到Super LCD 5超級5代LCD液晶屏.

SLCD技術還有ASV,NOVA技術.

四,LED發光二級管顯示屏技術分為OLED和AMOLED兩個分支.

OLED:OrganicLight-Emitting Display有機發光顯示技術.

AMOLED:ActiveMetrix/Organic Light Emitting Diode.

有源矩陣有機發光二極體面板顯示技術.

現在還有升級版的Super AMOLED技術.

五,QLED,是目前比較熱門的量子點顯示技術.但還沒有應用到手機上,目前只應用於電視顯示屏.

六,對於現在應用最廣泛的仍然是OLED顯示技術,但在其基礎之上,各廠家又在加快研發Micro LED顯示技術.

相信在不久的將來,人們藉助新材料科學和高分子科學,研製出既耐磨又極盡透明的新材料來替代目前的易碎手機屏。

參考資料:

[1] ZOL新聞中心-從小到大從直到彎,什麼在主導手機屏幕的演變?

[2] ZOL-手機進入"看"時代 細數手機屏幕發展史

[3] 充電吧-手機屏幕發展史,你知道多少?

[4] 雷科技-智能手機發展十年,你知道屏幕都發生哪些翻天覆地的變化嗎?

[5] 機鋒網-智能手機屏幕十年發展,不只是變大了而已

[6] 中關村在線,PConline,新浪科技等平台和相關知識方案作者們提供的文案參考。


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