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无边框手机屏幕解析

从手机到平板,从显示器到平板电视,无边框设计已经成为厂商宣传的一大噱头。不过只要点亮屏幕,就能发现这些宣传都是有水分的。因为在这些“无边框”屏幕的边缘,还是能看到或宽或窄的黑边,再加上外壳的边框,满屏显示依然没有达成理想状态。那么,屏幕为什么一定要有边框呢?有哪些技术,能进一步削减边框厚度呢?

 

屏幕边框的奥秘

在讨论如何解决边框问题前,我们得先了解屏幕边框到底有什么作用。

我们知道液晶屏实际上是在载体玻璃和滤光片中填充液晶材料,而液晶材料具有一定的流动性,在这种情况下,屏幕的边缘就必须进行封胶处理。即用胶水封闭屏幕边缘,以避免液晶材料流出。屏幕边缘的胶水层自然无法在电场作用下显示图像,这是黑色边框出现的一大原因。

另外,为了驱动成千上万个像素点,液晶面板的驱动电路是非常复杂的。其中门电路是每个液晶面板驱动电路中不可或缺的,它的作用在于接收面板背面PCB上传来的信号,并驱动像素点上的TFT管。那么门电路一般在哪里能够到呢?答案就是边框。常见的做法是利用蚀刻技术,将成千上万个门电路安装在屏幕边框上。也就是说,看似无用的屏幕边框,其实内藏驱动电路,担负着驱动屏幕的重任。如此一来,屏幕边框也自然不可或缺。

    此外,以前制作显示器等设备时,先由厂商将面板、背光组件等组装成屏幕后,再装入显示设备的外壳中。这样的设计,导致屏幕在组装时要加入封装材料和贴片,而装入设备外壳时,还要在预留间隙以便用螺丝固定。这样,屏幕周围的外壳边框就必须要加宽,才能遮蔽固定螺丝与屏幕组件的边框,外壳边框自然也就显得更宽了。

 

PCB融合门电路,夏普FreeForm Display屏幕技术

应对边框类型:边框上设置驱动门电路,以驱动面板

解决原理:将的驱动门电路融合到PCB上,以减少屏幕边框驱动电路占据空间

使用范围:异形屏幕,手机等使用IGZO屏幕或多晶硅屏幕的设备

 

安装驱动门电路的需求,让MOTO360屏幕边缘有一条黑边

 

    前面提到屏幕边框主要起着容纳门电路和封闭面板边缘的作用。现在面板封胶技术已经很成熟,封胶层只有0.3~1mm, 那么将门电路从边框上剥离下来,直接安装到面板背面的PCB上,不就能大幅缩小边框尺寸吗?这个方案从理论上来看没问题,但是会造成PCB板面积增大,与屏幕之间连接线大幅增加,系统变得更复杂等诸多问题。难道驱动电路造成的黑色边框就无解了么?夏普最近发布了Free Form Display屏幕技术就解决了这个问题。该技术通过大幅缩小门电路的面积,并依靠改进走线,使得可以将门电路直接融合到液晶屏的像素结构之间,这样就无需专门设置安装门电路的屏幕边框。

Free Form Display屏幕技术不仅可以制造出异形屏幕,还能将驱动门融合到像素结构中,减少边框

 

要实现将门电路融合到面板的像素结构中,不止是要重新设计驱动电路,而且对液晶面板电子迁移速度有较高的要求。我们日常使用的显示器,采用的是非晶硅面板,电子迁移速度慢,其驱动电路和门电路体积偏大,如果将其融入像素结构中,会出现遮挡背光,影响屏幕的亮度的问题。因此Free Form Display技术只能用在IGZO、多晶硅这类电子迁移速度快的面板上。    

在未来,Free Form Display技术在以IGZO、多晶硅技术屏幕为主的智能移动设备领域有着广泛的应用前景。通过这个技术可以将屏幕边框大幅收窄,就能允许企业设计出自由形态的液晶屏幕了。不过Free Form Display技术目前正处于原型设计阶段,夏普并未公布其实际应用的时间,所以我们只能希望这项技术能早日投入商用。

欺骗你的眼睛,夏普AquosCrystal的独特边框设计

应对边框类型:屏幕边缘黑框

解决原理:在屏幕边框设计为弧形,利用折射原理,让使用者无法看到屏幕边框

使用范围:现阶段应用重点在手机

 

夏普 Aquos Crystal手机,几乎看不到黑边框


仔细观察还是能在屏幕边缘看到黑边框


在面板45°切角帮助下,折射效应让我们无法看到黑边

    现在我们知道了,受显示原理和技术的制约,采用液晶屏的设备,其屏幕边缘必然有黑框。不过这一规则在夏普新推出的Aquos Crystal手机的面前似乎失效了。这款手机的屏幕在视觉上几乎看不到黑边框,难道这款手机的屏幕已经突破了液晶屏的物理限制?

    其实从拆解来看,Aquos Crystal手机屏幕依然存在着极窄的黑边框。那我们为什么看不到这一黑边了呢?只要注意观察,就会发现这款手机屏幕的侧面呈现45°的斜面。当我们直视屏幕时,斜面会产生折射效应,在这种情况下,屏幕边缘的像素会因为折射而被放大,而最边缘的黑边框就消失在我们的视线中了。面板边缘的斜面成功的欺骗了我们的眼睛,让我们无视实际存在的黑边框。

但这样的折射原理,会让屏幕边缘的图像产生轻微畸变,同时手机边缘最容易受冲击的部分,边框的厚度反而变薄,这会影响到其抗冲击能力,在这种情况下,利用折射原理来消除黑边框能否在手机上广泛应用,尚有待市场考验。

降低外壳边框厚度,一体化封装

应对边框类型:外壳边框过厚,影响整体外观

解决原理:将液晶组建直接封装在外壳里,避免屏组件,外壳双层封装增加边框厚度

使用范围:显示器、笔记本、手机、电视等设备

    如今丑陋的宽外壳边框在显示设备上越来越少,这要归功于一体化封装技术。以Ratina版Macbook  Pro为例吧,从拆解图中,我们可以看出,其A面就相当于是一个整个屏幕的封装外壳,将各个配件——背光系统,光学薄膜和面板整合在一起。这样,就令屏幕与外壳合二为一。减少了屏幕单独封装带来的封装材料厚度、间隙对于边框的影响。而在手机上,这样的一体化封装更是普遍应用。


MacBook Air屏幕采用的就是一体化封装,而这样的封装技术,在手机上更是普遍应用

 

    当设备外壳成为屏幕的一部分时,也意味着难以将屏幕从外壳上拆下,因此现在不少手机甚至是笔记本都不单独销售屏幕,而是将外壳与屏幕作为一个总成部件,捆绑销售,这当然会在一定程度上提高用户的维修成本。

 

总结:真正的无边框,还得指望OLED等新屏幕

应该说,只要显示设备采用的是液晶屏,由于其固有的缺陷以及自身强度限制等因素的影响,完全实现无边框还是相当困难的,但现在已经可以实现接近无边框。

随着各种新技术的使用,屏幕边框越来越窄,也是不争的事实。这也成为推高各种设备屏占比,提升使用感受的主要动力。那么,完全的无边框要等到什么时候呢?也许,只有等显示设备自身的进化,如OLED新屏幕技术的普及,改变液晶自身缺陷时,才会真正出现吧。


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