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手机屏幕为何一摔就碎呢?!
发布时间:2019-07-05
 
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来源:制造原理  作者 周游天下

前两天在看手机的时候,由于手势不在对一激动手一滑,然后你懂的,手机砸向地面啪的一声,大事不妙,赶紧捡起手机翻转屏幕定睛一看,屏幕碎成了蜘蛛网状,那叫一个心痛!



第二天赶紧问一下售后客服换个原厂的手机屏得多少钱,不问不知道一问吓一跳,一个原厂手机屏幕居然要我大几百,算了换个普通的屏得了。幸亏不是曲面屏,全面屏,要不然价格得要一两千块。我问客服为什么那么贵,客服小妹妹说:要换一整个手机屏幕,而且这个还是Super AMOLED屏,现在屏幕都是集成一体的整体屏,成本本来就很高,所以都贵。听的我一愣一愣的,果断放弃原厂屏幕。

 

其实大多数的手机屏幕破碎的只是表层的玻璃,里面的显示屏并没有坏,也不影响手机的正常显示,只是影响手指操作屏幕的感觉,同时触摸屏破损部位的触摸功能受损。


现在主流手机玻璃主要为铝硅玻璃,平板铝硅玻璃主要来源为康宁(大猩猩玻璃)、肖特(xensation cover)、旭硝子(Dragon Trail).现在给大家科普一下铝硅玻璃的特性:

1、抗弯强度:180~220Mpa; 

2、热膨胀系数:42~46*10-7/k 

3、软化温度:≥920℃; 

4、使用温度:≤550℃; 

5、抗冲击温度:≥350℃; 

6、产品密度:2.62~2.67g/cm3;  

7、透光率:>92%


既然碎的只是表层的玻璃,各种屏幕你又了解多少呢?下面小编就来盘点一下,手机屏的发展过程,为何以前的手机碎屏碎的概率比较低,反而是现在的智能手机和智能大屏PAD的触摸屏容易碎呢?


我们先从手机发展史来看一下手机屏的发展演变史。


在上世纪80年代中期,摩托罗拉来到中国,摩托罗拉3200它具有一块双行单色显示屏,支持英文短信,英文电话薄等功能。开启了中国的市场上移动电话时代,而且还带有黑白显示屏。


中国市场第一部单色显示屏手机摩托罗拉3200

 

显示屏作为手机最重要的显示输出设备,从最初的单色LCD显示屏幕,到STN、CSTN显示技术,再到TFT显示屏,显示技术几乎见证了手机产业的发展历程。就是这样一块小小的显示设备,却蕴含了无限的尖端科技与人类智慧的结晶。


 

单色LCD显示屏


手机的显示屏最初是单色显示屏,即黑白屏。由CPU控制液晶屏像素的“黑”与“不黑”,组成文字和图形。

 

第一部压力传感黑白屏触屏手机

SimoPersonal Communicator

 

到上世纪90年代中期,IBM公司推出了SimoPersonal Communicator移动电话,采用了压力传感黑白屏来替代按键。这款手机还有触摸笔,可以在屏幕上写字。还可以发传真。二三十年前这个用触控笔来控制手机屏的设计对于近十年来的触摸手机起到了无可代替的启发作用。


第一代四色彩屏手机 西门子S10


1998年西门子推出了世界上第一代“彩屏手机”--西门子S10。但它的屏幕只能显示红、绿、蓝、白,共四色。给后来彩屏手机带来了不何估量的作用。

 

黑白屏以及后来具有淡橙色、淡绿色、淡蓝色等单色显示的屏幕都被称之为单色屏,这种具有单色显示的手机屏幕,统称为TN类液晶屏幕。其中摩罗托拉3200和95年第一款GSM的爱立信GH337等也属一于单色屏是TN类的。



TN型液晶显示屏


首先我们说的是TN这种液晶屏幕,它的结构就像我们平时吃的汉堡包一样。两层玻璃基板中间夹着一层液晶分子,两层玻璃基板外侧拥有一层偏光层,基板的内侧表面上涂有一层作为电极的透明且导电薄膜,之后再其面向液晶层的那面镀上一层配向剂。当通上电后,分子层由于通电后偏极性水平旋转90°,背光通过TN型的液晶分子层后,再利用两个平行偏光片使得光完全不能通过,这样就可以产生图像了。这两个平行偏光片类似于我们现在的百叶窗,可能选择性遮光。

 

采用STN屏的诺基亚7110 和 爱立信R250 PRO


国内最早支持WAP的手机诺基亚7110和第一部三防手机爱立信R250 PRO采用背光源的是STN屏。


STN是Super TwistedNematic的缩写,是我们接触的最多的LCD了,因为我们过去使用的灰阶手机的屏幕都是STN的。STN型液晶属于被动矩阵式LCD器件,它的好处是功耗小,具有省电的优势。



STN型液晶面板


接下来,让我们看一看STN型液晶面板,采用和TN型液晶面板相同的原理显示,只是它将入射的光旋转了180~270度比之前的90度大了一两倍。同时由TN型液晶面板的明暗两种变化,到STN液晶以淡绿色和橘色为主的单彩色屏。

 

第二代手机从屏幕分为:CSTN(彩色STN)面板,和TFT液晶驱动技术的彩色显示面板。CSTN即ColorSTN,彩色STN的显示原理是在传统单色STN液晶显示器的基础上增加了彩色滤光片,将单色显示矩阵中的每一像素分别分为红、绿、蓝三基色,并通过液晶分子层后传送式的背光照明就可显示出彩色画面。


2001年第一款拥有256色彩屏的爱立信T68


2002年上市的诺基亚6610的上市让人们的生活变得色彩斑斓,但真正意义上的彩色屏幕手机是在2003年上市的黑莓7230和诺基亚3530等手机才真正的带来了彩屏。


CSTN一般采用传送式(transmissive)照明方式,传送式屏幕要使用外加光源照明,称为背光(backlight),照明光源要安装在LCD的背后。传送式LCD在正常光线及暗光线下,显示效果都很好,但在户外,尤其在日光下,很难辨清显示内容而背光需要电源产生照明光线,要消耗电功率。

 

CSTN响应速度慢是它的致命伤,这就是很多采用这种屏幕的手机看起运行速度非常缓慢,其实是来自屏幕响应速度的迟滞。

  

在此之前我们的手机屏幕并不像现在的大屏手机那么容易破碎,主要原因有两个:第一以前的手机屏比较小,都是镶嵌在手机中,屏幕边框都有手机外壳包裹;第二显示屏上方有耐划伤的透明树脂盖板;它们在非特殊情况下是不会破损的,除非恶意破坏唯一不好的地方就是屏幕与盖板的夹层边缘容易有进入灰尘,导至显示屏幕不清晰。

 

TFT-LCD显示屏


自从进入到双屏翻盖手机以来,手机屏表面玻璃盖板就会破损。


拥有65万色的内外双屏的三星SGH-V200

 

2003年上市的三星SGH-V200是全球第一台拥有65536色屏显色彩的TFT-LCD液晶屏手机具有双液晶屏显功能。下面我们看一下TFT-LCD屏幕结构。


通俗易懂的手机层次分解图


都知道手机上的屏幕总体分为三个结构,最下面一层是显示的,第二层是触摸的,第三层是外面的保护玻璃

 

之前智能手机屏的主要阵营就是LCD液晶屏也就是常说的普通液晶显示屏,什么是液晶呢?自然界中有很多物质有三种状态:例如水,固态冰,液态水和气态。液晶顾名思义就是液态晶体。

 

LCD液晶显示屏结构图


液晶被两块平行的玻璃夹住,形成了一个密闭的空间,两块玻璃夹层外面还有一层偏光板,两块偏光板就像百叶窗一样的东西,隔行透光,这两块偏光板相互垂直,一块垂直开启(左右翻),一块水平开启(上下翻)。LCD是背光,他本身不发光。

 

TFT-LCD显示屏结构


TFT-LCD一种完全主动式液晶驱动技术面板。它以矩阵的形式排列在液晶像素点后来驱动液晶分子,进而可以达到调节亮度和对比度的显示效果。


TFT和TN类面板完全不同,因为TN、IPS、MVA等都是液晶分子排列的形式,而TFT液晶分子驱动技术是一种调节屏幕亮度的,因此我们将拥有TFT驱动技术的液晶面板称之为主动式面板或叫做有源式面板。


CSTN和TFT两种面板技术手机屏幕都有一定有缺陷比如:

1,在强烈的阳光下无法看清屏幕,

2,色彩表现依然单调,

3,不节能等等。

 


TFT液晶屏制程图解

 

TFT(Thin Film Transistor)即薄膜场效应晶体管,属于有源矩阵液晶显示器中的一种。它可以“主动地”对屏幕上的各个独立的像素进行控制,这样可以大大提高反应时间。

 

一般TFT的反应时间比较快,约80毫秒,而且可视角度大,一般可达到130度左右,主要运用在高端产品。所谓薄膜场效应晶体管,是指液晶显示器上的每一液晶像素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度、高亮度、高对比度的优越性能来显示屏幕信息。


TFT屏幕从65536 色、到16 万色、再到1600万色的发展演变,它和彩屏CSTN相比较,TFT的显示效果更加出彩。


IPS显示屏


2007年手机又进入到了两大阵营对绝的时代:IPS VS OLED。


2007年我们进入了3G时代,3G服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。此时的手机已经变得相当智能了,已经拥有了很多应用程序。已经开始慢慢取代了掌上电脑Pocket PC


苹果iPhone4IPS


到了iPhone4手机开始,它搭载了IPS面板,通过在液晶面板上覆盖一层0.2毫米厚的聚丙烯酸酯树脂(有机玻璃),可在一定程度下可以保护液晶屏幕在受到轻微冲击时免遭划伤损坏。

 

IPS(In-Plane Switching,平面转换)技术是日立公司于2001推出的液晶面板技术。IPS俗称“Super TFT”,从名字中我们知晓,IPS屏幕是基于TFT的一种技术,其实质还是TFT屏幕,只不过是采用IPS技术的TFT屏,其主要是改变了液晶分子颗粒的排列方式,采用水平转换技术,加快了液晶分子的偏转速度,保证在抖动时画面清晰度还有很好的表现力,因此色彩表现比TFT更加优秀,细节表现更细腻,可视角度更高。相对于普通的TFT屏,它拥有可视角度大、色彩还原准确、触摸无水纹、环保节电等优势。


SLCD显示屏


SLCD液晶屏的全称为Splice LiquidCrystal Display,意为拼接专用液晶屏,是LCD屏幕的一款高端衍生品种,其屏幕表现偏于暖色调,具备高对比度、高色彩还原度等特点,更适合人眼光看,而在SLCD屏幕上,最显著的特点是其使用寿命长达5万小时,几乎不用担心它的使用寿命。


 

由于SLCD的市场表,很快就衍生了多代产品,目前已经有第五代的Super LCD,简称为Super LCD 5,其通透性非常出色,饱和度也把控得很到位,得到很多用户的高度认可。

 

 

提到LCD屏幕的分支,不得不说ASV技术,这是由日本夏普公司研发的一项屏幕显示技术。该技术通过缩小液晶面板上颗粒之间的间距,增大液晶颗粒上光圈,可以提高图象质量,并整体调整液晶颗粒的排布来降低手机屏幕的反射,增加亮度、可视角和对比度。遗憾的是这项技术除了夏普自家在使用,很少授权给其他厂商。 

 


在手机显示技术上,LG公司则推出了NOVA显示技术,这项技术是一个增强技术,可以使IPS屏幕的亮度有效提升,使屏幕最高可以达到700nit的亮度,同时保持屏幕在高亮的情况下还能精确显示黑白原色,让用户在室外强光下也能拥有良好的阅读体验。最重要的是NOVA显示屏相比IPS屏幕还能减少50%功耗。


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