目前主流手机屏幕技术解析

1 屏幕尺寸
• 屏占比
发展方向：高屏占比
1 屏幕尺寸-单手模
式 苹果：双触home键 ★★★★☆
三星：从边缘划入划出屏幕★★★★★
小米： 从home键向左或向右滑动 ★★★☆☆
1 屏幕显示密度
• PPI：每英寸像素（Pixels Per Inch），屏幕的PPI越高，表示屏幕的像素密度越高，这 样屏幕内容看起来就更加细腻，看起来也就更加真实。 视网膜屏幕：有研究表明，人类肉眼能够分辨的最高像素点密度是300每英寸像素。超 过300每英寸像素的屏幕被称为Retina显示屏（视网膜屏）。
目前主流手机屏幕技术 解析
2015.7
目录
屏幕参数 屏幕材质 面板类型 全贴合技术 总结
屏幕尺寸对比
1 屏幕尺寸
市售手机屏幕尺寸分布
IPHONE 4 IPHONE 5 SAMSUNG SAMSUNG
IPHONE 4S IPHONE 5S GS3
GS4/GS5
NOTE
屏幕尺寸对比
LG G3 VS IPHONE6 plus（5.5’） NOTE3 （5.7’）VS IPHONE6 plus（5.5’） MOTO NEXUS6 （6.0’） VS IPHONE6 plus（5.5’）
8
1 亮度和对比度 （阳光下效果）
• 最大亮度：是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits，一般来说手机 屏幕亮度越高在室外显示效果就越好。
• 对比度：对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测 量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。一般来说对比度越大， 图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，则会让整个画面都灰蒙蒙的。
从这张图片上可以看出LG P990 的对比度比其他手机更出色一些， 其次是iPhone4。
9
1 色温（冷暖屏）
• 色温：色温体现的是手机屏幕的色彩是偏冷还是偏暖，通常我们将让手机显示纯白色， 在D65标准以及环境亮度的情况下，色温为6500K正常，低于6500K则偏暖，而高于 6500K则偏冷。
10
• 但是IPS也有它的优势，一方面就是大家都知道的宽视角了，这是因为它内部的液晶分子始终为水平 排列，所以不管你从任何角度看，看到的始终是液晶分子的长轴，理论上也就是说，你从任何角度 看到屏幕的显示效果都是一样的。另外IPS在色彩还原方面也表现出众，颜色还原准确且真实。因为 液晶分子只在水平方向上旋转，稍微一动就是一个灰阶，这方面的表现大家就可想而知了。还有就 是硬屏的结构可使IPS做到更轻薄，这也非常符合目前显示行业发展的需求。
iPhone 3GS VS iPhone 4
1 屏幕参数-可视角 （灰屏）
• 可视角度：指的是使用者能从不一样的方位清晰地看见荧幕上所有显示内容的角度。
从左到右分别为索尼Xperia Z Ultra、索尼Xperia Z1、三星Galaxy Note 3、三星Galaxy S4 LTE-A。 可以明显的看出中间索尼Xperia Z1的屏幕由于泛白，可视角度体验远低于其他机型。
24
TN & IPS技术比较
3 面板类型
• AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩阵有机发光二极 管。
• 优点：超薄、自发光、色域非常广、高对 比度、响应速度极快
• 缺点：成本高、色温偏冷、寿命较短、 Pentile排列、最大亮度低
3 面板类型
• IPS一般采用正性液晶（现在也有用负性液晶的），但不同于TN和VA，它的两 层配向膜为平行排列，液晶分子在沟槽上诱导取向后，也是水平平行排列， 这时候液晶形态规整，也没有发生扭转，所以光是透不过的，屏幕为常黑状 态。
• 优点：可视角度大、色彩还原真实准确、厚度更薄 • 缺点：响应时间较慢
300ppi以上 2~10 较高 低 iPhone5 小米2等
从图中我们可以看到，从左到右屏幕电子迁移率是递增的，高迁移率代表使用几何尺寸较 小的电晶体即可提供足够的充电能力且电容值较传统非晶矽高，从而提高液晶面板的像素 的开口率，因此光穿透的有效面积变大。可用较少的背光灯管或较低功率消耗达到相同的 亮度，达到节能省电的目的。
•LTPS (Low Temperature Poly-silicon)：低温多晶硅，LTPS-TFT LCD具有优势在于超薄、重量 轻、低耗电，可以提供更艳丽的色彩和更清晰的影像。TFT LCD可分为多晶硅(Poly-Si TFT) 与非晶硅(a-Si TFT)，两者的差异在于电晶体特性不同。多晶硅的分子结构在一颗晶粒 （Grain）中的排列状态是整齐而有方向性的，因此电子移动率比排列杂乱的非晶硅快了 200-300倍；一般所称的TFT-LCD是指非晶硅，目前技术成熟，为LCD 的主流产品。而多晶 硅品则主要包含高温多晶硅(HTPS)与低温多晶硅(LTPS)二种产品。
2 TFT材质分类
•a-Si (Amorphous Silicon)：非晶硅，特点：产能大、生产制程较短、成本较低
•IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide)：是一种含有铟、镓和锌的非晶氧化物，载流子迁移率 是非晶硅的20~30倍，可以大大提高TFT对像素电极的充放电速率，提高像素的响应速度， 实现更快的刷新率，从而使屏幕达到超高分辨率。IGZO可以利用现有的非晶硅生产线生 产，只需稍加改动，因此在成本方面比低温多晶硅更有竞争力。
• OLED：Organic Light-Emitting Diode即有机发光二极 管显示器
– 主动矩阵有机发光二极体AMOLED – 被动式有机发光二极管PMOLED （由于较不适合用于显示动态影像，反应速度相对较
慢，较难发展中大尺寸面板，已被淘汰）
各类型面板简介-中 低端:TN
3 面板类型
Common electrode Pixel electrode
T=Tosin22Φsin2(πdΔn/λ) Φ: An angle between crossed polarizers & liquid crystal director
LC Molecule
3 面板类型
• AFFS技术即第三代FFS技术， 是的，理论上FFS就是IPS的高级版本。 • 98年FFS由韩国Hydis在IPS的基础上研发并注册，旨在克服当时IPS存在的各种问题，02
2 屏幕材料分类
TFT种类
非晶硅
电子迁移率
0.5~1cm2/VS
驱动用TFT尺寸
1
PPI
约200ppi
适合的屏幕尺寸（英寸） 8~100
成本
低
Baidu Nhomakorabea功耗
高
代表机型
白牌手机
IGZO 10~50cm2/VS
约1/5
200ppi以上 8~100 一般 较低 iPad3
LTPS TFT 100cm2/VS以上
1/5以下
22
IPS & FFS
LC Molecule
IPS
Light
Light
Glass
Analyzer
Analyzer
GGlalasss Light
Electric Field
Polarizer
Electric Field
Polarizer
FFS
Light Glass
Glass Light
Passivation layer Alignment layer
年连同Hydis全部TFT-LCD项目被京东方收购，03年第三代FFS诞生，即之前所说的AFFS， 04年Hydis将AFFS授权给HITACHI，06年将AFFS授权给Sanyo Epson，同年从京东方剥离， 07年被台湾元太收购，08年开发出AFFS+和HFFS技术，09年一次性卖断授权给LG，12 年先后限期授权给AUO和Sharp，其间陆续授权给众多台湾小厂。 • 其转折点是在09年。实际上AFFS在经历初上市的短暂辉煌后至07年已是江河日下了， 对元太来说，08年研发的AFFS+和HFFS就成为能否让当时已经深陷亏损Hydis扭亏为盈 的一颗重要棋子。而09年LG的慧眼识珠，买断FFS技术无限期授权进而整合进自家IPS 面板供货给Apple，所涉及产品包括之后如日中天的iPhone 4和the new iPad，自此打开 了FFS一发不可收拾的局面。 • 事实上，今天我们所能接触到的中高端手机平板基本上都采用了FFS技术，包括ipad 3/4，iphone 4/4s/5，nexus 7，kindle fire等等。
20
软屏和硬屏的区别
• 在遇到外力时，硬屏液晶分子结构坚固性和稳定性远远优于软屏！所以不会产生画面 失真和影响画面色彩，可以最大程 度的保护画面效果不被损害。
• IPS的优势是可视角度高，色彩还原准确，价格便宜，现在很多手机都会采用IPS面板
3 面板类型
• FFS全称为"边缘场开关技术" (Fringe Field Switching)，是IPS的高级版本。和IPS一样， 它们都是通过平行于玻璃基板的电场驱动 液晶分子水平旋转来产生灰阶，不同之处 在于IPS的正负极是在同一平面上，而FFS则 先在玻璃基板上做一层负极，在覆盖过多 层绝缘层后才是正极。FFS最大的优势就在 于由于边缘电场的引入，电极间的距离相 对于IPS被很好地削减，从而大大提高了透 光率，连带的还有低色差和低功耗。
19
3 面板类型
• IPS一般采用正性液晶（现在也有用负性液晶的），但不同于TN和VA，它的两层配向膜为平行排列， 液晶分子在沟槽上诱导取向后，也是水平平行排列，这时候液晶形态规整，也没有发生扭转，所以 光是透不过的，屏幕为常黑状态。
• 硬屏：电极的排布也不是上下两端，而是在底层玻璃的两边。于是通电后，液晶分子不需要由水平 变为垂直，只需在水平方向上进行扭转即可引导光线通过。而正是由于液晶分子始终是水平排列， 所以手指按上去时液晶分子形变较小，对屏幕显示的影响也较小，这就是所谓“硬屏”的来历了。 响应慢：但是由于电场较弱的原因，液晶分子的扭转需要依靠相邻液晶分子的扭转来一层层带动， 所以如果想要得到更快更好的显示效果，就需要增大驱动电压，由此也带来更高的能耗；不增大驱 动电压就会使响应时间变慢，4.5V的驱动下响应时间为20ms，4V的驱动下响应时间为25ms。所以 大多IPS厂商都选择在这两者之间找一个平衡点。
15
3 面板类型
• VA屏和TN刚好相反，它采用负性液晶，它的液晶分子是竖直挂靠在配向膜的 侧基上的，不需要摩擦取向，这样也使得其工艺相对简单，更适合电视类大型 屏幕的制作。
• 优点：对比度较高 • 缺点：可视角度小、响应时间慢30ms左右
16
各类型面板简介-高 端:MVA
各类型面板简介-高 端:PVA
12
3 面板类型
• TFT-LCD：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display薄膜晶体管液晶显示器
– TFT-TN 即扭曲向列型液晶 （twisted nematic liquid crystal），是最常见的液晶驱动方 式。
– TFT-VA 即垂直配向技术（Vertical Alignment），后续有改进的MVA和PVA – TFT-IPS 即横向电场效应显示（In-Plane Switching） – TFT-FFS 即边缘场开关技术(Fringe Field Switching) – TFT-ADS 高级超维场转换技术(Advanced Super Dimension Switch)
• TN的液晶为正性液晶，上下两层配向膜（一般为PI材质）为正交排列，液晶分子通过摩 擦在配向膜的沟槽中诱导取向，排列方式为水平螺旋型。
• 电极加在上下两端，不通电时背光通过水平螺旋排列液晶分子的引导穿过偏振片，屏幕 为白色；通电时液晶分子发生扭转，变为竖直排列，光通不过，即为黑色。
• 优点：成本低、响应时间不慢8ms左右 • 缺点：对比度低、可视角度差、由于偏振片的效能限制，最大尺寸只能做到32寸
26
关于RGB Pentile排 列
但是这个问题到了AMOLED时代就不一样了，AMOLED面临2个问题：第一个是像素 总个数直接决定生产成本，第二个是AMOLED的发光效率并不高。如果采用和液晶一 样的工艺，就需要更高的发光亮度，才能得到和液晶一样的观感，同时也会增加制造 成本，所以三星在制造AMOLED面板的时候，采用了一种不同于上面的子像素排列方 法，这种子像素排列方式叫做RGB Pentile