液晶屏觸摸屏

1、顯示器及觸摸屏介紹產品工程部 黃學強-4-251/72一、顯示器當前市面上手機使用顯示器主要有以下兩種：1.LCD液晶顯示器2.AM-OLED主動矩陣有機發(fā)光二極管顯示器當前絕大部分手機使用是LCD，AM-OLED屬于新技術，因產能低，良率低，生產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，一位奧地利植物學家，菲德烈萊尼澤（Friedrich Reinitzer）發(fā)覺了一個特殊物質。他從植物中提煉出一個稱為螺旋性甲苯酸鹽化合物，在為這種化合物做加熱試驗時，意外發(fā)覺此種化合物含有兩個不一樣溫度熔點。而它狀態(tài)介于我們普通所熟知液態(tài)與固態(tài)物質之間，有

2、點類似肥皂水膠狀溶液，但它在某一溫度范圍內卻含有液體和結晶雙方性質物質，也因為其獨特狀態(tài)，以后便把它命名為Liquid Crystal，就是液態(tài)結晶物質意思。3/72 公元1968年，在美國RCA企業(yè)（收音機與電視創(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生偏轉現(xiàn)象。利用此一原理，RCA企業(yè)創(chuàng)造了世界第一臺使用液晶顯示屏幕。爾后，液晶顯示技術被廣泛用在普通電子產品中，舉凡計算器、電子表、手機屏幕、醫(yī)院所使用儀器（因為有輻射計量考慮）或是數(shù)字相機上面屏幕等等。4/72LCD顯示原理工作原理概述：LCD是藉由電場加于液晶，改變其雙折射現(xiàn)像

3、，并配合偏光片來決定光路徑。以顯示出明暗對比，并利用彩色濾光片來展現(xiàn)出眾彩。5/72液晶顯示器結構6/72 (1). 偏光片使用 ：使用偏光片，可決定光行進路線。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，到達扭轉功 能；不一樣型態(tài)LCD有不一樣扭轉角。8/72(4). 加入電場后液晶：當所加電場強度高于液晶臨限電壓時， 改變原有扭轉排列狀態(tài)。9/72 (5). 液晶與偏光片效應組合： 未加電壓：當光線經(jīng)過上層偏光片，以一特定方向進入LCD后，藉 由液晶扭轉將光路徑旋轉至特定之角度，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 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。在液晶像素點前分別加紅綠藍濾光片，即可控制單種顏色強弱，紅綠藍三種顏色再合并成一個完整像素。分別控制各子像素點顏色，即可使一個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，光線好時候，可關掉背光源；光線差時，可點亮背光源使用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： 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)、紅綠藍發(fā)光二極管(RGB-LED)，冷陰極熒光管(CCFL)等手機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，偏綠13/72背光模組結構光源反光片擴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光板：使從側面照入光線反射為面板平面方向照出反光片：將從導光板后面射出光線重新反射進來，提升光線利用率，提升亮度及均勻度.擴散片：將導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你拿傳統(tǒng)CRT顯示器來與液晶顯示器比較時，你會發(fā)覺液晶顯示器有個重大缺點: 當你從某個角度觀看液晶屏時，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，如你想要展示某個畫面給客人看或是多人一起玩游戲機，你大約只能一直聽他們埋怨顯示器品質有多糟糕。16/72當背光源之入射光經(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。假如從一個非常斜角度觀看一個全白畫面，我們可能會看到黑色或是色彩失真。這個效應在一些場所有用，但在大部份應用上是我們不想要。制造商們已經(jīng)花了很多時間來試圖改進液晶顯示器視角特征，有數(shù)種廣視角技術被提出：IPS(In Plane Switching)、MVA(Multi-domain Vertical Align

8、ment)、TN+FILM。這些技術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，本公司手機所用液晶屏均為IPS屏17/72IPS屏與TN屏區(qū)分TN(Twisted Nematic,扭轉向列)驅動方式：電極分布在上下兩層玻璃上，靜態(tài)時屏內液晶分子由上至下水平扭曲分布；1.不通電時，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軸，變?yōu)椴煌腹猓?.當驅動電壓較小時，分子呈傾斜狀態(tài)，觀察者在平面內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)驅動方式：1.驅動電極分布在同一水平面上2.不通電時液晶分子同一方向排列分布，光線不扭轉，不透光3.通電后液晶分子在水平面內旋轉，扭轉角越大，透光越多4.觀察者任何時候都只能看到液晶分子短軸，所以在各個角度上觀看畫面都不會有太大差異19/72當前而言，IPS在各個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角度上視角尤其突出。但應用IPS技術液晶顯示器在左上和右下角45度會出現(xiàn)灰階逆轉現(xiàn)象，這能夠經(jīng)過光學賠償膜改進。針對IPS模式在斜45方向灰階逆轉現(xiàn)象，除了能夠采取光學薄膜來賠償，還能夠依照MVA特征來對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”，這種改進后IPS吸收了IPS和MVA優(yōu)點，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控制信號及提供電源面板驅動IC手機液晶屏實物21/72液晶屏不良分析A).點缺點顯示畫面中，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，判定為點缺點。22/72點缺點可能原因有a. 彩色濾光器上刮擦傷痕b.黑色矩陣(B/M)上刮擦傷痕c.液晶屏內部異物殘留d蝕刻殘留23/72蝕刻殘留造成點缺點24/72B).點不良(CF針孔、Spacer聚集、PI點不良)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 左右擺動觀察，仍顯示相同顏色，判定為點不良。25/72C)毛屑異物a.上偏光片異物畫面顯示過程發(fā)覺點狀不良，經(jīng)左右擺動檢驗可出現(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)覺點狀不良，經(jīng)左右擺動檢驗可發(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燈焊點開脫造成無背光31/72金手指斷裂造成無背光32/72LED焊點腐蝕造成無背光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為IC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：表面為軟PET片，強度低，易刮傷；操作時需施加壓力，可用任意物體按壓操作，操作靈敏度及手感較差。當前智能手機上已基本不使用。電容式觸屏：表面為鋼化玻璃，強度高，不易刮傷；操作時無需施加壓力，但僅對導電物體操作起反應，使用時需用指腹操作。靈敏度高，操作手感好。當前絕大多數(shù)智能手機均使用電容式觸屏。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和一個金屬邊框，當手指觸摸屏表面時，就會有一定量電荷轉移到人體。為了恢復這些電荷損失，電荷從屏幕四角補充進來，各方向補充電荷量和到觸摸點距離成正比，我們能夠由此推算出觸摸點位置。 缺點：使用中會漂移，需進行校準。2.感應電容式觸摸屏 在一個或多個ITO涂層上蝕刻出不一樣ITO模塊，這些ITO模塊形成多個水平或垂直電極。與表面式電容屏相比，能夠穿透較厚覆蓋層，且不需要校準。包含自感應式和互感應式兩種。 手機所用電容觸屏為感應電容式觸屏47/72 平行板電容原理 兩個帶電導體相互靠近會形成電容平行板電容定義 電容C： 正比于相對面積A，正比與兩導體間介質介電常量K 反比于兩導體間相對距離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 手指觸摸時寄生電容增加：CP=CP/Cfinger 檢測寄生電容改變量，確定手指觸摸位置49/72 CM耦合電容 手指觸摸時耦合電容降低 檢測耦合電容改變量，確定手指觸摸位置互電容式觸摸屏原理50/72ITO介紹ITO：一個N型氧化物半導體-氧化銦錫。ITO薄膜即銦錫氧化物半導體透明導電膜。通常有兩個性能指標：電阻率和透光率。 在氧化物導電膜中以摻SnIn2O3(ITO)膜透光率最高和導電性能最好，而且輕易在酸液中蝕刻處細微圖形。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 玻璃對比ITO FILM：基材為一層在表面進行過硬化處理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 .因為PET表面涂覆加壓力層熱變形溫度為78 ,故鍍ITO膜溫度要嚴格控制在80 以下。在鍍ITO膜完成后，要對ITO FILM進行加熱處理，俗稱“ITO FILM老化”，使PET膜外形尺寸穩(wěn)定下來。52/72ITO FILM與ITO 玻璃對比ITO玻璃：基材為一個浮法玻璃，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。因為ITO膜透光率會伴隨鍍膜溫度升高而增加，同時阻值也會減小，當鍍膜溫度在380 附近時，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)鍍膜條件對玻璃進行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動IC以檢測操作情況54/72其它ITO圖案形狀菱形條形三角形三角形55/72自感應式電容屏結構1.玻璃做ITO載體結構A.雙層一塊玻璃兩面都鋪有ITO，因為自電容抗干擾能力弱,必須再加一層屏蔽層

18、,造成成本加高，但實現(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載體結構單層結構優(yōu)點：制程簡單，結組成熟。57/72FILM做ITO載體結構三層兩層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互感應式電容觸摸屏結構玻璃做為ITO載體結構雙層一塊玻璃兩面都鋪有ITO，不需要屏蔽層。不過，玻璃造價高。用大屏做性價比不高。59/72互感應式電容觸摸屏結構FILM做ITO載體結構雙層兩層ITO層。無

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

20、兩次貼合，在保護玻璃與觸摸屏之間進行一次貼合，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，即簡單以雙面膠將觸摸屏與顯示器四邊固定，這也是當前大部分顯示器所采取貼合方式，其優(yōu)點在于工藝簡單且成本低廉，但因為顯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。當前市場上常見全貼合屏幕主要是以原有觸控屏廠商為主導 OGS 方案，以及由面板廠商主導 On Cell 和 In Cell 技術方案。全貼合優(yōu)點：全貼合技術