液晶屏觸摸屏

1、顯示器及觸摸屏介紹產(chǎn)品工程部 黃學(xué)強(qiáng)-4-251/72一、顯示器當(dāng)前市面上手機(jī)使用顯示器主要有以下兩種：1.LCD液晶顯示器2.AM-OLED主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器當(dāng)前絕大部分手機(jī)使用是LCD，AM-OLED屬于新技術(shù)，因產(chǎn)能低，良率低，生產(chǎn)廠商少及成本高等問題而并未被廣泛使用2/72LCD工作原理介紹1.什么是液晶在公元1888年，一位奧地利植物學(xué)家，菲德烈萊尼澤（Friedrich Reinitzer）發(fā)覺了一個(gè)特殊物質(zhì)。他從植物中提煉出一個(gè)稱為螺旋性甲苯酸鹽化合物，在為這種化合物做加熱試驗(yàn)時(shí)，意外發(fā)覺此種化合物含有兩個(gè)不一樣溫度熔點(diǎn)。而它狀態(tài)介于我們普通所熟知液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)之間，有

2、點(diǎn)類似肥皂水膠狀溶液，但它在某一溫度范圍內(nèi)卻含有液體和結(jié)晶雙方性質(zhì)物質(zhì)，也因?yàn)槠洫?dú)特狀態(tài)，以后便把它命名為L(zhǎng)iquid Crystal，就是液態(tài)結(jié)晶物質(zhì)意思。3/72 公元1968年，在美國RCA企業(yè)（收音機(jī)與電視創(chuàng)造企業(yè)）沙諾夫研發(fā)中心，工程師們發(fā)覺液晶分子會(huì)受到電壓影響，改變其分子排列狀態(tài)，而且能夠讓射入光線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。利用此一原理，RCA企業(yè)創(chuàng)造了世界第一臺(tái)使用液晶顯示屏幕。爾后，液晶顯示技術(shù)被廣泛用在普通電子產(chǎn)品中，舉凡計(jì)算器、電子表、手機(jī)屏幕、醫(yī)院所使用儀器（因?yàn)橛休椛溆?jì)量考慮）或是數(shù)字相機(jī)上面屏幕等等。4/72LCD顯示原理工作原理概述：LCD是藉由電場(chǎng)加于液晶，改變其雙折射現(xiàn)像

3、，并配合偏光片來決定光路徑。以顯示出明暗對(duì)比，并利用彩色濾光片來展現(xiàn)出眾彩。5/72液晶顯示器結(jié)構(gòu)6/72 (1). 偏光片使用 ：使用偏光片，可決定光行進(jìn)路線。7/72 (2).Rubbing定向：使用配向膜使液晶分子展現(xiàn)規(guī)則排列 (3). 液晶定向：可使液晶分子展現(xiàn)規(guī)則排列后，到達(dá)扭轉(zhuǎn)功 能；不一樣型態(tài)LCD有不一樣扭轉(zhuǎn)角。8/72(4). 加入電場(chǎng)后液晶：當(dāng)所加電場(chǎng)強(qiáng)度高于液晶臨限電壓時(shí)， 改變?cè)信まD(zhuǎn)排列狀態(tài)。9/72 (5). 液晶與偏光片效應(yīng)組合： 未加電壓：當(dāng)光線經(jīng)過上層偏光片，以一特定方向進(jìn)入LCD后，藉 由液晶扭轉(zhuǎn)將光路徑旋轉(zhuǎn)至特定之角度，而得以穿透下層偏光片透過軸向。 施加

4、電壓：原有液晶分子排列狀態(tài)經(jīng)過施加電壓后，已失去了旋轉(zhuǎn) 光路徑功效，所以光線無法透過正交偏光片。10/72(6)彩色濾光片：因液晶層只能控制透光強(qiáng)弱，并不能控制顏色，這么只能顯示出來黑白畫面。在液晶像素點(diǎn)前分別加紅綠藍(lán)濾光片，即可控制單種顏色強(qiáng)弱，紅綠藍(lán)三種顏色再合并成一個(gè)完整像素。分別控制各子像素點(diǎn)顏色，即可使一個(gè)完整像素組合出各種各樣色彩ClcTFT SubstrateColor Filter SubstrateRGBClcClcRBG11/72LCD照明方式因液晶面板只能控制透過光線強(qiáng)弱，本身并不能發(fā)光，所以必須使用外部光源照射才能看見其顯示內(nèi)容LCD有三種顯示方式：反射型，全透型和半透

5、型。(1)反射型LCD底偏光片后面加了一塊反射板，它普通在戶外和光線良好辦公室使用。(2)全透型LCD底偏光片是全透偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，普通在光線差環(huán)境使用。(3)半透型LCD是處于以上二者之間，底偏光片能部分反光，普通也帶背光源，光線好時(shí)候，可關(guān)掉背光源；光線差時(shí)，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。12/72背光模組背光模組用來在背部給液晶面板提供均勻、高亮度平面光源。主要指標(biāo)： 輝度、色度、均齊度、視角等。慣用發(fā)光元件有:白色發(fā)光二極管(W-LED)、紅綠藍(lán)發(fā)光二極管(RGB-LED)，冷陰極熒光管(CCFL)等手機(jī)顯示器普通使用白色發(fā)光二極管作光源因發(fā)光元件批次差異及使用造成老化，易造成

6、顯示器間顯示色溫差異，如偏黃，偏紅，偏藍(lán)，偏綠13/72背光模組結(jié)構(gòu)光源反光片擴(kuò)散片光線均勻垂直整齊透出14/72背光模組各部分作用：光源：提供高亮度白色光導(dǎo)光板：使從側(cè)面照入光線反射為面板平面方向照出反光片：將從導(dǎo)光板后面射出光線重新反射進(jìn)來，提升光線利用率，提升亮度及均勻度.擴(kuò)散片：將導(dǎo)光板射出雜亂無章方向光垂直于面板方向射出，并使光線均勻分布在出光方向，15/72液晶顯示器可視角度當(dāng)你拿傳統(tǒng)CRT顯示器來與液晶顯示器比較時(shí)，你會(huì)發(fā)覺液晶顯示器有個(gè)重大缺點(diǎn): 當(dāng)你從某個(gè)角度觀看液晶屏?xí)r，你將發(fā)覺顯示器亮度急劇損失(變暗)及變色。較舊型平面顯示器通常只有90度視角，也就是左/右兩邊各45度。

7、假如只有一位觀看者話，這個(gè)問題就影響不大。而只要超出一位以上觀看者，如你想要展示某個(gè)畫面給客人看或是多人一起玩游戲機(jī)，你大約只能一直聽他們埋怨顯示器品質(zhì)有多糟糕。16/72當(dāng)背光源之入射光經(jīng)過偏振片、液晶及配向膜后，輸出光便具備了特定方向特征，也就是說，大多數(shù)從屏幕射出光具備了垂直方向。假如從一個(gè)非常斜角度觀看一個(gè)全白畫面，我們可能會(huì)看到黑色或是色彩失真。這個(gè)效應(yīng)在一些場(chǎng)所有用，但在大部份應(yīng)用上是我們不想要。制造商們已經(jīng)花了很多時(shí)間來試圖改進(jìn)液晶顯示器視角特征，有數(shù)種廣視角技術(shù)被提出：IPS(In Plane Switching)、MVA(Multi-domain Vertical Align

8、ment)、TN+FILM。這些技術(shù)都能把液晶顯示器視角增加到160度，甚至更多，就如同CRT屏幕視角特征一樣。當(dāng)前大部分電腦顯示器使用為TN屏，可視角度不夠理想為取得良好顯示效果，本公司手機(jī)所用液晶屏均為IPS屏17/72IPS屏與TN屏區(qū)分TN(Twisted Nematic,扭轉(zhuǎn)向列)驅(qū)動(dòng)方式：電極分布在上下兩層玻璃上，靜態(tài)時(shí)屏內(nèi)液晶分子由上至下水平扭曲分布；1.不通電時(shí)，觀察者看到為液晶分子短軸，透光；2.通電后液晶分子豎直起來，觀察者看到為液晶分子長(zhǎng)軸，變?yōu)椴煌腹猓?.當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓較小時(shí)，分子呈傾斜狀態(tài)，觀察者在平面內(nèi)各角度觀察到分子形狀不一樣，造成在各方向所見明暗不一，顏色失真。18

9、/72IPS(In Plane Switching,平面切換)驅(qū)動(dòng)方式：1.驅(qū)動(dòng)電極分布在同一水平面上2.不通電時(shí)液晶分子同一方向排列分布，光線不扭轉(zhuǎn)，不透光3.通電后液晶分子在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)角越大，透光越多4.觀察者任何時(shí)候都只能看到液晶分子短軸，所以在各個(gè)角度上觀看畫面都不會(huì)有太大差異19/72當(dāng)前而言，IPS在各個(gè)方位都有著最好可視角度，而不象其它模式那樣只是在上下左右四個(gè)角度上視角尤其突出。但應(yīng)用IPS技術(shù)液晶顯示器在左上和右下角45度會(huì)出現(xiàn)灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這能夠經(jīng)過光學(xué)賠償膜改進(jìn)。針對(duì)IPS模式在斜45方向灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，除了能夠采取光學(xué)薄膜來賠償，還能夠依照MVA特征來對(duì)IPS“優(yōu)

10、化”。如圖，把IPS原來直條形電極改成像MVA模式那樣波折電極“人形電極”，這種改進(jìn)后IPS吸收了IPS和MVA優(yōu)點(diǎn)，能夠稱之為“雙疇IPS”，也就是新一代Super-IPS。20/72顯示器接口輸入顯示信號(hào)控制信號(hào)及提供電源面板驅(qū)動(dòng)IC手機(jī)液晶屏實(shí)物21/72液晶屏不良分析A).點(diǎn)缺點(diǎn)顯示畫面中，該亮未亮或該暗未暗之dot，且為整顆dot NG，其dot數(shù)小于 3 點(diǎn)，判定為點(diǎn)缺點(diǎn)。22/72點(diǎn)缺點(diǎn)可能原因有a. 彩色濾光器上刮擦傷痕b.黑色矩陣(B/M)上刮擦傷痕c.液晶屏內(nèi)部異物殘留d蝕刻殘留23/72蝕刻殘留造成點(diǎn)缺點(diǎn)24/72B).點(diǎn)不良(CF針孔、Spacer聚集、PI點(diǎn)不良)顯示

11、畫面中發(fā)生該亮未亮或該暗未暗之不完整dot NG，以PEAK 左右擺動(dòng)觀察，仍顯示相同顏色，判定為點(diǎn)不良。25/72C)毛屑異物a.上偏光片異物畫面顯示過程發(fā)覺點(diǎn)狀不良，經(jīng)左右擺動(dòng)檢驗(yàn)可出現(xiàn)顏色改變者判定為毛屑異物。上偏光片異物 判定示意圖26/72b下偏光片異物畫面顯示過程發(fā)覺點(diǎn)狀不良，經(jīng)左右擺動(dòng)檢驗(yàn)可發(fā)覺顏色改變者判定為毛屑異物。下偏光片異物 判定示意圖27/72D.功效性不良28/72無畫面異常（黑屏）a.有畫面無背光線路OKLED燈本體不良（LED燈聯(lián)接型式普通為串聯(lián)）線路開路FPC上線路開路，LED燈焊點(diǎn)開裂，LED等線路蝕刻開路，金手指損傷。以下列圖：29/72背光線路蝕刻開路造成

12、無背光30/72LED燈焊點(diǎn)開脫造成無背光31/72金手指斷裂造成無背光32/72LED焊點(diǎn)腐蝕造成無背光33/72b.無背光無畫面可能原因有IC裂，F(xiàn)PC本壓偏位短路，F(xiàn)PC本壓異物或IC bonding異物短路。以下列圖34/72FPC本壓偏位35/72c.有背光無畫面可能原因?yàn)镮C輸入端ITO大電流燒傷，倍壓電路異常（器件開路/短路，線路開路），IC bonding異物，IC裂，F(xiàn)PC本壓不良（離子破裂不均），下列圖為倍壓電路上元件開路（焊點(diǎn)開裂）36/72 IC輸入端 ITO 燒毀造成有背光無畫面37/7238/72 IC輸入端異物39/72 金手指開裂40/72D.花屏Bonding

13、區(qū)腐蝕造成少多線花屏41/72元件開路造成花屏42/72Bonding異物造成少線 43/72Bonding異物造成ITO燒斷少線 44/72異物造成ITO短路造成少線45/72二、觸摸屏手機(jī)上所用觸屏主要有電容式觸摸屏和電阻式觸摸屏電阻式觸屏特點(diǎn)：表面為軟PET片，強(qiáng)度低，易刮傷；操作時(shí)需施加壓力，可用任意物體按壓操作，操作靈敏度及手感較差。當(dāng)前智能手機(jī)上已基本不使用。電容式觸屏：表面為鋼化玻璃，強(qiáng)度高，不易刮傷；操作時(shí)無需施加壓力，但僅對(duì)導(dǎo)電物體操作起反應(yīng)，使用時(shí)需用指腹操作。靈敏度高，操作手感好。當(dāng)前絕大多數(shù)智能手機(jī)均使用電容式觸屏。46/72電容式觸摸屏分類1.表面電容式觸摸屏 采取單

14、層ITO和一個(gè)金屬邊框，當(dāng)手指觸摸屏表面時(shí)，就會(huì)有一定量電荷轉(zhuǎn)移到人體。為了恢復(fù)這些電荷損失，電荷從屏幕四角補(bǔ)充進(jìn)來，各方向補(bǔ)充電荷量和到觸摸點(diǎn)距離成正比，我們能夠由此推算出觸摸點(diǎn)位置。 缺點(diǎn)：使用中會(huì)漂移，需進(jìn)行校準(zhǔn)。2.感應(yīng)電容式觸摸屏 在一個(gè)或多個(gè)ITO涂層上蝕刻出不一樣ITO模塊，這些ITO模塊形成多個(gè)水平或垂直電極。與表面式電容屏相比，能夠穿透較厚覆蓋層，且不需要校準(zhǔn)。包含自感應(yīng)式和互感應(yīng)式兩種。 手機(jī)所用電容觸屏為感應(yīng)電容式觸屏47/72 平行板電容原理 兩個(gè)帶電導(dǎo)體相互靠近會(huì)形成電容平行板電容定義 電容C： 正比于相對(duì)面積A，正比與兩導(dǎo)體間介質(zhì)介電常量K 反比于兩導(dǎo)體間相對(duì)距離d

15、平行板電容器K=8.8510-12F/m48/72自電容式觸摸屏原理 Cp寄生電容 手指觸摸時(shí)寄生電容增加：CP=CP/Cfinger 檢測(cè)寄生電容改變量，確定手指觸摸位置49/72 CM耦合電容 手指觸摸時(shí)耦合電容降低 檢測(cè)耦合電容改變量，確定手指觸摸位置互電容式觸摸屏原理50/72ITO介紹ITO：一個(gè)N型氧化物半導(dǎo)體-氧化銦錫。ITO薄膜即銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜。通常有兩個(gè)性能指標(biāo)：電阻率和透光率。 在氧化物導(dǎo)電膜中以摻SnIn2O3(ITO)膜透光率最高和導(dǎo)電性能最好，而且輕易在酸液中蝕刻處細(xì)微圖形。ITO透光率和阻值分別由In2O3和Sn2O3百分比來控制。通常Sn2O3:In2

16、O3=1:9。51/72ITO FILM與ITO 玻璃對(duì)比ITO FILM：基材為一層在表面進(jìn)行過硬化處理PET膜，即在PET表面涂一層聚丙烯酸酯類硬化層，也就是俗稱壓加力涂層或加硬層。使PET膜表面硬度到達(dá)2H以上，更耐磨，耐劃傷。這種壓加力特征為熱變形溫度=78 ,熱軟化溫度=105 .因?yàn)镻ET表面涂覆加壓力層熱變形溫度為78 ,故鍍ITO膜溫度要嚴(yán)格控制在80 以下。在鍍ITO膜完成后，要對(duì)ITO FILM進(jìn)行加熱處理，俗稱“ITO FILM老化”，使PET膜外形尺寸穩(wěn)定下來。52/72ITO FILM與ITO 玻璃對(duì)比ITO玻璃：基材為一個(gè)浮法玻璃，是以硅酸鹽為材料，經(jīng)1300度高溫

17、爐熔融成液體，流經(jīng)錫水表面成型平板玻璃。因?yàn)镮TO膜透光率會(huì)伴隨鍍膜溫度升高而增加，同時(shí)阻值也會(huì)減小，當(dāng)鍍膜溫度在380 附近時(shí)，光線透過率最高，且阻值也比較小，而平板玻璃融化溫度在千度以上，故能夠選取380 最優(yōu)鍍膜條件對(duì)玻璃進(jìn)行ITO鍍膜。玻璃尺寸較PET膜尺寸穩(wěn)定。53/72ITO圖案形狀圖中所表示為電容觸屏上電容形狀分布情況；含有N行M列；觸屏越大則行列數(shù)越多；各行各列使用銀漿線引出接至觸控驅(qū)動(dòng)IC以檢測(cè)操作情況54/72其它ITO圖案形狀菱形條形三角形三角形55/72自感應(yīng)式電容屏結(jié)構(gòu)1.玻璃做ITO載體結(jié)構(gòu)A.雙層一塊玻璃兩面都鋪有ITO，因?yàn)樽噪娙菘垢蓴_能力弱,必須再加一層屏蔽層

18、,造成成本加高，但實(shí)現(xiàn)工藝比單層輕易。把一層ITO做到LENS上面，另一塊玻璃做ITO層和屏蔽層。B.單層搭橋只需要一片ITO玻璃一面搭橋做ITO層另一面做屏蔽層，主要用于小尺寸屏。工藝少，成本、良率好控制。56/72玻璃做ITO載體結(jié)構(gòu)單層結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：制程簡(jiǎn)單，結(jié)組成熟。57/72FILM做ITO載體結(jié)構(gòu)三層兩層ITO層。 一層屏蔽層工藝步驟多，良率不好控制。FILM只能承載單層ITO58/72互感應(yīng)式電容觸摸屏結(jié)構(gòu)玻璃做為ITO載體結(jié)構(gòu)雙層一塊玻璃兩面都鋪有ITO，不需要屏蔽層。不過，玻璃造價(jià)高。用大屏做性價(jià)比不高。59/72互感應(yīng)式電容觸摸屏結(jié)構(gòu)FILM做ITO載體結(jié)構(gòu)雙層兩層ITO層。無

19、需屏蔽層大尺寸都傾向于film。成本低。60/72雙層結(jié)構(gòu)示意圖金屬金屬面ITO非金屬面ITO61/72架橋結(jié)構(gòu)示意圖ITO絕緣材料金屬62/72后段流程介紹ICSensorACF貼合FPC貼合功效測(cè)試63/72ACF貼合原理導(dǎo)電球FPC金手指觸摸屏電極 FPC金手指和觸摸屏電極經(jīng)過ACF連接導(dǎo)通。ACF中導(dǎo)電球在X和Y方向排布存在間隙，故不導(dǎo)電，只在Z方向熱壓后導(dǎo)通。ACF64/72In-Cell、On-Cell 及 OGS/Tol 全貼合屏幕技術(shù) 1、屏幕結(jié)構(gòu) 從屏幕結(jié)構(gòu)上看，我們能夠把屏幕大致分成 3 個(gè)部分，從上到下分別是保護(hù)玻璃，觸摸屏、顯示器。而這三部分是需要進(jìn)行貼合，普通來說需要

20、兩次貼合，在保護(hù)玻璃與觸摸屏之間進(jìn)行一次貼合，而另一次貼合則是在顯示器與觸摸屏之間。按貼合方式分能夠分為全貼合和框貼兩種。 65/72 2、框貼 所謂框貼又稱為口字膠貼合，即簡(jiǎn)單以雙面膠將觸摸屏與顯示器四邊固定，這也是當(dāng)前大部分顯示器所采取貼合方式，其優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單且成本低廉，但因?yàn)轱@示器與觸摸屏間存在著空氣層，在光線折射后造成顯示效果大打折扣成為框貼最大缺憾。3、全貼合 全貼合即是以水膠或光學(xué)膠將顯示器與觸摸屏以無縫隙方式完全黏貼在一起。相較于框貼來說，能夠提供愈加好顯示效果。當(dāng)前市場(chǎng)上常見全貼合屏幕主要是以原有觸控屏廠商為主導(dǎo) OGS 方案，以及由面板廠商主導(dǎo) On Cell 和 In Cell 技術(shù)方案。全貼合優(yōu)點(diǎn)：全貼合技術(shù)