隨著各大手機(jī)廠商走差異化競爭路線,全面發(fā)力全面屏或曲面屏手機(jī),手機(jī)發(fā)展進(jìn)入OLED時(shí)代。對于普通消費(fèi)者來說,雖然OLED燒屏、對眼睛不友好,然而,外觀體驗(yàn)卻也不錯。OLED大屏配置已是大勢所趨,畢竟對于廠商來說,OLED更輕薄、更省空間、屏下指紋技術(shù)更加成熟、能挖孔實(shí)現(xiàn)真全面屏、更能為整體設(shè)計(jì)讓步。因此,OLED手機(jī)市場份額越來越大,且逐漸走向低成本化。
“LCD永不為奴”是不少想要小尺寸LCD 手機(jī)的朋友常常掛在嘴邊的一句話,而這句略帶調(diào)侃的話其實(shí)也反應(yīng)了在OLED風(fēng)靡手機(jī)行業(yè)的當(dāng)下,LCD屏幕的地位越發(fā)尷尬。隨著OLED+屏下指紋技術(shù)的組合成為中高端機(jī)型標(biāo)配,而LCD對于屏下指紋識別的不適配也導(dǎo)致其失去了這部分市場。
屏下指紋的工作原理,是記錄指紋特征反饋給屏幕下方的傳感器,以判斷是否與用戶初始指紋重合。但是因?yàn)橹讣y傳感器在屏幕下方,需要有通路傳輸光學(xué)或超聲波信號, LCD屏幕因?yàn)楸彻饽=M的阻擋,無法享受這種可見的解鎖方式。
2019年以來,逐漸有部分團(tuán)隊(duì)表示在LCD屏幕上實(shí)現(xiàn)屏幕指紋并具備可量產(chǎn)性。以小米為例,創(chuàng)新采用紅外高透膜材,將原來無法穿透屏幕的紅外光通過性大幅提高。屏幕下方紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光,指紋反射后穿透屏幕照到指紋傳感器完成指紋校驗(yàn),解決了LCD屏下指紋難題。為實(shí)現(xiàn)較好的透光率與識別效果,廠商需要對LCD屏幕的各光學(xué)膜層和玻璃等進(jìn)行優(yōu)化,甚至更改屏幕膜層結(jié)構(gòu),以提高紅外線穿透率。同時(shí),對位于屏下特定位置的Sensor做出專門的修改。因此,采用屏下指紋的LCD屏幕定制化程度高,量產(chǎn)過程需要終端品牌廠、方案廠、模組廠、膜材廠和面板廠之間緊密合作。
短期內(nèi),LCD的屏下指紋技術(shù)對于適合推向市場的機(jī)型來說,成本仍然較高,然而,既然有了突破,就意味著未來可期。在大尺寸應(yīng)用場合,LCD有著成熟的工藝,無論是制造成本還是品控方面都有著絕對的優(yōu)勢。
1970年,F(xiàn)ergason制造了第一臺具有實(shí)用性的LCD。早期的液晶屏表現(xiàn)不穩(wěn)定,也不合適大批量的生產(chǎn)。直到一位英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的液晶材料“聯(lián)苯”之后,才使LCD 技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。LCD從而廣泛出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)、游戲裝置和手表上。
隨著LCD顯示技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,LCD顯示器主流往主動距陣和大顯示尺寸方向發(fā)展。LCD有兩種:DSTN (雙層超扭曲向列) 和TFT (薄膜晶體管),也就是被動顯示和主動顯示。早期的筆記本計(jì)算機(jī)采用8英寸的被動黑白顯示屏。給液晶分子加上電荷,它們的扭曲就會被消除。伸直后的液晶分子改變了光穿過它們的角度,從而使光的方向和頂部偏振濾光片的方向不再匹配。因此,LCD上的這一特定區(qū)域便沒有光能夠通過,從而比周圍的區(qū)域暗。
今天的LCD幾乎都采用 TFT面板,TFT可以在大尺寸下提高亮度并保持銳利的顯示效果。TFT-LCD 全稱為薄膜晶體管液晶顯示器。是指液晶顯示器上的每一個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在后的薄膜晶體管來驅(qū)動,并獨(dú)立控制,不僅提高了反應(yīng)速度,還可精確控制色階。TFT-LCD經(jīng)過不斷的改良在1991年時(shí)成功的商業(yè)化為筆記型計(jì)算機(jī)用面板﹐從此進(jìn)入TFT-LCD時(shí)代。
如圖三所示TFT-LCD面板的基本結(jié)構(gòu)為兩片玻璃基板中間夾住一層液晶。前端LCD面板貼上彩色濾光片﹐后端TFT面板上制作薄膜晶體管(TFT) 。當(dāng)電流通過晶體管所產(chǎn)生的電場變化,將造成液晶分子偏轉(zhuǎn),并改變光線,再利用電壓來決定像素明暗,且每個(gè)像素各包含紅綠藍(lán)三原色,來構(gòu)成影像輸出。背光模組位于TFT-Array面板之后負(fù)責(zé)提供光源。彩色濾光片給予每一個(gè)畫素特定的顏色。結(jié)合每一個(gè)不同顏色的畫素所呈現(xiàn)出的就是面板前端的影像。
液晶站立的角度越垂直,越多的光不會被液晶導(dǎo)引,不同角度的液晶站立角度會導(dǎo)引不同數(shù)量的光線,以上面的例子來看,液晶站立角度越大,則可以穿透的光線越弱,不受導(dǎo)引的光線會被上偏光片所吸收掉。自然界的光,其極性是任意方向的,使用偏光片的功能就是過濾掉大部分的不同方向震蕩的光,只讓某一特定方向的光通過。
液晶本身不發(fā)光,在外光源的調(diào)制下,才能顯示,在整個(gè)顯示過程中,液晶起到一個(gè)電壓控制的光閥作用。TFT-LCD的工作原理則可簡述為:當(dāng)柵極正向電壓大于施加電壓時(shí),漏源電極導(dǎo)通,當(dāng)柵極正向電壓等于0或負(fù)電壓時(shí),漏源電極斷開。漏電極與ITO象素電極連結(jié),源電極與源線(列電極)連結(jié),柵極與柵線(行電極)連結(jié)。如圖四所示,TFT面板就是由數(shù)百萬個(gè)TFT device以及ITO(透明導(dǎo)電金屬)區(qū)域排列如一個(gè)matrix所構(gòu)成,而所謂的Array就是指數(shù)百萬個(gè)排列整齊的TFT device之區(qū)域,此數(shù)百萬個(gè)排列整齊的區(qū)域就是面板顯示區(qū)。
不論TFT板的設(shè)計(jì)如何的變化,制程如何的簡化,如圖四所示,其結(jié)構(gòu)一定需具備TFT device和控制液晶區(qū)域(光源若是穿透式的LCD,則此控制液晶的區(qū)域是使用ITO,但對于反射式的LCD是使用高反射式率的金屬,如Al等)。
如今LCD 的發(fā)展應(yīng)用已經(jīng)遍地開花,以廈門天馬為例,產(chǎn)品涉及立體顯示、雙視角顯示、平視顯示器HUD、寬視角SFT顯示等,而技術(shù)上擴(kuò)展了SPR 技術(shù)、負(fù)性液晶SFT技術(shù)、高NTSC技術(shù)等,同時(shí)也兼顧了LCD模組或者On-Cell觸控這樣的定制化產(chǎn)品。產(chǎn)品覆蓋了消費(fèi)品市場(智能手機(jī)、平板電腦、超極本、消費(fèi)數(shù)碼等)、專業(yè)顯示市場(車載、醫(yī)療、POS機(jī)、ATM、人機(jī)交互、自助服務(wù)、金融POS、戶外手持終端、航空娛樂、航海、互聯(lián)網(wǎng)電話(VoIP)、白色家電、多功能打印機(jī)、電子貨架標(biāo)簽、軌道交通等)、新興市場(智能家居、智能穿戴、VR/AR、無人機(jī)等)。
成品的LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖六所示,主要的驅(qū)動TFT工作的部分有以下幾個(gè):
1、source driver 源驅(qū)動, 負(fù)責(zé)供電。2、gate driver 柵驅(qū)動, 負(fù)責(zé)打開關(guān)閉。3、時(shí)序控制電路,負(fù)責(zé)控制gate driver。4、灰度、gamma控制電路。
而背光部分有透射式背光和反射式背光,如圖七所示,為反射式背光結(jié)構(gòu)。
手機(jī)上用的TFT -LCD 大部分是用 LED來作為光源的,背光的控制有三種方式:1、PWM 方式, 根據(jù)輸出方波的占空比來控制電流大小;2、一線脈沖方式, 根據(jù)輸入方波的邏輯連控制輸出電流大小;3、dcs方式,有LCD反饋給背光控制芯片來控制輸出電流大小。
LCD技術(shù)成熟且價(jià)格低廉,雖然暫時(shí)在手機(jī)或可穿戴市場失去優(yōu)勢,然而OLCD技術(shù)的最新發(fā)展,使得LCD在廣闊的顯示市場讓人期待。與玻璃基底的LCD不同,OLCD使用有機(jī)材料作為基底,而不是非晶硅晶體管。生產(chǎn)這些有機(jī)晶體管所需的溫度要低得多,因此可以使用薄至40微米的柔性生物基底,可以獲得貼合、可塑的輕薄OLCD,不僅無損其光學(xué)顯示性能,并且具有與玻璃LCD一樣的規(guī)模化擴(kuò)展性。
OLED顯示屏的壽命與亮度密切相關(guān),亮度增加一倍,顯示屏的壽命就會縮短四分之一,并加劇燒屏等問題。OLCD技術(shù)采用獨(dú)立的背光系統(tǒng),具有較高的發(fā)光度卻不會影響顯示屏壽命,而且OLCD不像OLED那樣容易燒屏。
不含玻璃的OLCD很容易加工為凸屏或凹屏,其向下彎曲的半徑可達(dá)10 mm,而不會影響顯示屏幕的韌性。可實(shí)現(xiàn)更具美感的產(chǎn)品外觀,其柔軟性還可以將邊沿折疊到顯示屏后面,以實(shí)現(xiàn)超窄邊框。OLCD技術(shù)還能夠制造出具有真正像素級調(diào)光功能的超高對比度雙單元顯示,從而以極低的成本提供類似OLED的性能。這項(xiàng)新技術(shù)代表了LCD顯示行業(yè)的一大進(jìn)步。
OLCD非常適合需要較大尺寸和/或較長使用壽命的應(yīng)用,比如智能家電和消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車、筆記本電腦和平板電腦,甚至電視和數(shù)字廣告牌。因此,OLCD和柔性O(shè)LED是相互補(bǔ)充的技術(shù),兩者相輔相成,可以為顯示市場的所有主要細(xì)分市場帶來靈活性。
OLCD的發(fā)展還需要跨越幾座大山,期待OLCD的發(fā)展同時(shí),LCD大有可為。廈門天馬有多年的行業(yè)技術(shù)儲備,公司自主掌握包括LTPS-TFT、AMOLED 、柔性顯示、Oxide-TFT、3D顯示、透明顯示以及IN-CELL/ON-CELL一體式觸控等領(lǐng)先技術(shù)。聚焦以智能手機(jī)、平板電腦、高階筆電為代表的消費(fèi)品顯示市場和以車載、醫(yī)療、POS、HMI等為代表的專業(yè)顯示市場,并積極布局智能家居、智能穿戴、AR/VR、無人機(jī)等新興市場,為客戶提供最佳的產(chǎn)品體驗(yàn)。
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