感观移动世界:主流平板电脑屏幕技术解析

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简介:在移动终端时代,随着芯片性能的迅速提升,主流核心性能已可以承载日常所需的绝大部分应用。而屏幕作为平板电脑的另一重要组成部分,在体验方面起到的作用则日益突出。这不仅是因为屏幕的显示效果直接影响到用户感受,同时,与屏幕紧密结合的触控部分,也在日常操作过程中对用户体验产生直接影响。今天,我们不妨就此开启话题,来简单讨论一下平板屏幕的相关内容。

在移动终端时代,随着芯片性能的迅速提升,主流核心性能已可以承载日常所需的绝大部分应用。而屏幕作为平板电脑的另一重要组成部分,在体验方面起到的作用则日益突出。这不仅是因为屏幕的显示效果直接影响到用户感受,同时,与屏幕紧密结合的触控部分,也在日常操作过程中对用户体验产生直接影响。今天,我们不妨就此开启话题,来简单讨论一下平板屏幕的相关内容。

实际上,在传统平板构造中,我们日常讲的屏幕,并不单纯是显示屏,还包括了触控结构和保护层,前面两者组成了整个屏幕的功能部分,不仅能够提供显示能力,还可以通过它来进行触控操作,最后的保护层可以提供物理上的保护能力。接下来我们就分开来进行介绍。

一、显示屏

这里说的“显示屏”,实际上就是指“显示面板”。关于平板的显示面板部分,我们接触较多的是IPS、TN这一类的概念。从面板上来区分,主流的平板显示屏幕大体有IPS、TN、AMOLED等等,其中IPS最为主流,使用范围也最为广泛。

1. IPS屏幕:

IPS技术是目前世界上最先进的液晶面板技术。在拥有这一技术并实现在量产的公司中,韩国的LGDisplay公司规模最大,技术水准处于领先地位。相比其他面板技术,IPS屏的特别之处在于不是预先给液晶分子定向成为透光模式,而是定向成为不透光的模式,透光的多少通过与液晶分子定向方向垂直的电极决定,电压越高,扭转的分子就越多,从而实现光线的精确控制。它只控制IPS液晶面板的一个偏转角度,并且偏转分子的数量能够与电压接近正比例,从而使面板的层次控制更容易实现。

为了扩大视角,液晶分子的基本模块是V形的,并且液晶分子与面板平行,光线容易被控制在面板内部,因而漏光情况更少。在运动画面中,它能够表现更好,实现更好的对比度。另外,IPS屏幕的可视角大,可以达到接近180°的可视角度。

目前来讲,IPS无论是在国内还是国外平板领域,都得到了非常广泛的应用,几乎常见的大部分中高端机型都会选用这种显示屏,来提供足够出色的显示效果,如苹果iPad4、谷歌Nexus7、ColorflyU781Q1等产品,使用的均是IPS屏幕。

2. TN屏幕:

TN面板,全称TwistedNematic(扭曲向列型)面板,是显示屏屏幕的一种类型。由于低廉的生产成本使TN成为了应用最广泛的入门级液晶面板,在目前市面上主流的中低端液晶显示产品器中被广泛使用。另外,有不少国产平板也会使用这种屏幕,相对来说,它的造价低,可一定程度上控制整体成本,打造低价平板产品。

TN面板多是改良型的TN+film,film即补偿膜,用于弥补TN面板可视角度的不足,改良的TN面板的可视角度都达到160°,当然这是厂商在对比度为10∶1的情况下测得的极限值,实际上在对比度下降到100:1时图像已经出现失真甚至偏色。相对其他面板来讲,可视角度小是TN面板的一项劣势。

在平板产品中,目前使用TN面板的产品其实并不算太多,主流700-1500价位的国产平板基本都已不再使用这种显示屏,一些售价较低的产品,可能还会搭载TN显示屏,对于消费者来讲,如果对售价不是非常敏感,还是建议选择IPS面板的产品,并且很重要的一点是,用户最好亲自体验一下实际效果,再做决定是否购买。

3. AMOLED屏幕:

AMOLED屏幕属于OLED屏的一个分支,主要技术掌握在三星手中,目前国内的显示屏厂商也逐步涉及该领域,使得它的应用越来越广泛。目前 AMOLED屏幕大致已经发展到三代:AMOLED、SuperAMOLED、SuperAMOLEDPlus。另外SuperAMOLED还延伸出 SuperAMOLEDAdvanced和HDSuperAMOLED两种屏幕,主要是分辨率有所区别,归为一类。

与传统LCD屏的最大差异是,OLED屏是通过像素自发光来显示成像的。从这个角度上来讲,OLED屏幕比LCD屏幕的技术要更加先进。另外OLED屏在厚度上可以做得更薄,从而有利于对整机的厚度控制。AMOLED屏幕亮度高,即使在阳光下显示效果依然出色;另外该屏幕的色彩对比度非常高,显示效果艳丽通透,赢得了不少用户的喜爱。

AMOLED屏幕的一种——SuperAMOLEDPlus屏幕主要是针对以前的SuperAMOLED进行改进,由Pentile次像素排列方式改为传统RGB排列方式。这样一来,可以一定程度上改变SuperAMOLED屏幕颗粒感强的弊端。前期三星推出的GalaxyTab7.7(GT- P6800)平板电脑使用的就是这种屏幕,无论是色域、响应时间、对比度、锐度均远强于TN与IPS屏幕。

二、触控结构

从结构上来看,“保护层、触摸层、显示面板”这三者的组合方式有多种,“显示面板”可以与“触摸层”做到一起,也可以与“保护层”做到一起。当显示面板与触摸层组在一起时,就成了iPhone5中见到的In-Cell触摸屏结构,由于目前还没有平板使用过这种方案,这里就不多讲了,有兴趣的同学可以自行搜索。

保护层、触摸层、显示面板三者,根据不同的组合方式,可衍生出了不少新的名词,如“G+G”、“OGS”“GF2”等。其实这些都是从触控结构部分对屏幕的称呼进行划分,我们最常听说的“G+G屏幕”其实指的就是触控结构而已,与显示面板没有任何关系(G+G屏,可以是IPS面板,也可以是TN面板,没有冲突)。

1. G+G屏幕:

了解G+G电容屏,首先来介绍一下传统电容式触摸屏的结构设计。电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响,就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍,电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。

随着目前电容触控屏水平的发展,集成化水准也越来越高。G+G电容屏就是将传感器部分集成到玻璃上面,然后将传感器玻璃与钢化玻璃盖板组合在一起,就成了现在的G+G电容屏。G+G电容屏的特点在于采用的是双层玻璃结构,相比目前市场上的不少低端电容屏平板采用的G+P(传感器玻璃+PET塑料盖板)低成本的电容屏,触控体验要明显好上一个档次。

G+G电容屏的特点是硬度高、耐磨损、使用寿命长、触摸灵敏度高等,能够提高平板电脑的操控舒适度。当然G+G电容屏的制作成本相对较高,苹果iPad4采用的就是G+G结构电容屏,目前国内大部分中高端平板也开始使用这种屏幕,如ColorflyU781Q1、台电P88等。G+G电容屏的底层是触控玻璃,上层盖板是钢化玻璃,这些产品的触控体验受到了用户的普遍认可,这与G+G电容屏的触控素质密不可分。

2. G+P屏幕:

刚才说到了G+P,这里不妨接着说下去。G+P屏幕是国产平板电脑前期常用的一种屏幕,它的成本较低,但体验并不如G+G,因此目前已逐步被淘汰,只有少数低端国产平板还在使用这种屏幕。从触控体验上来讲,G+P并不出色。

实际上,G+P的含义是传感器玻璃+PET塑胶片,简称为G+P,就是我们手指所接触到的触摸屏的表面是一层PET塑胶片。屏幕大多为内凹屏,但也有纯平的镜面,用手指按压屏幕边缘是软的并会凹陷,这是由于PET塑胶片不如G+G材质的钢化玻璃电容屏硬度高。G+P材质的电容屏滑动时可以明显看见凹陷甚至有水波纹,容易刮花不耐磨,工艺简单,成本低,并不建议选择。

3. OGS屏幕:

上面讲的两种触控结构,使用的是双层玻璃或是玻璃+PET塑胶片的组成方式,都是有两层保护层。随着规格要求的不断提高以及相关产业技术的不断提升,工程师开始研发新的触控结构,新一代的触控结构应运而生,这就是我们开始提到的In-Cell、On-Cell以及OGS。

OGS,全称是OneGlassSolution,也即单层玻璃解决方案,是一种在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传感器的技术,将触摸曾和保护玻璃组合在一起;而前面提到的In-cell,则是将触摸层和显示面板组合在一起。在OGS结构原理下,一块玻璃可以同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重作用。

在OGS方案中,单层玻璃的结构组成,势必会比双层结构单薄很多,这就对玻璃的强度有更高的要求,另外,如果面积越大,这种强度要求就越高,这也是为什么OGS在手机上已经很流行,而在平板上并不多见的原因了。目前国内已有台电、普耐尔等几家平板企业采用过OGS方案,而知名度颇高的谷歌Nexus7也采用了这种方案。

从技术层面来看,OGS技术较之目前主流的G+G触控技术具备以下优势:结构简单,轻、薄、透光性好;由于省掉一片玻璃基板以及贴合工序,将有利于降低生产成本、提高产品良率。但目前该技术面临感应线路的制程选择、兼做表面玻璃时该有的强度维持与质量稳定性、控制芯片的调校等问题,良率提升困难使得量产厂商较少。如果这些问题在未来得到逐步解决,OGS将有可能超越G+G成为各厂商的首选,前途还是非常明朗的。

4. GF2、G1F屏幕:

在苹果iPadmini这款产品上,我们见到了GF2触摸技术;另外,在微软Surface上,我们又见到了另外一种G1F触摸技术。这两者又是怎么一回事呢?实际上,GF2和G1F都是由GFF技术进化而来,将GFF原来用于实现触控感应的两层薄膜减为一层,它们均属于GF的一个分支,厚度更低,它们主要在感应层的设计位置上有所区别。目前掌握GF各种技术的内地企业主要是欧菲光。而国产平板方面,目前还很少有企业使用这种屏幕。

总结:

以上主要从显示部分和触控部分,对我们常见的平板显示屏进行了一些分类。随着产品轻薄化趋势的不断发展,屏幕也将逐步进行“减负”,未来OGS、 GF2将很可能会成为平板屏幕的首选。回头来看,目前国产平板的屏幕技术虽算不上最前卫,但也并未落后太多,未来发展还是颇值期待的。作为消费用户,我们不妨期待更多的新技术能够得到广泛应用,届时平板整体体验将会更上一层楼。

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