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        窄邊框智能手機(jī)的設(shè)計

        2015-05-07 17:45:22金曉春
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年14期

        摘 要:最近幾年,智能手機(jī)的發(fā)展趨勢非常明顯,屏幕越來越大,邊框越來越窄,幾乎整個手機(jī)的正面都要被屏幕所覆蓋。甚至還有一些概念設(shè)計圖將手機(jī)設(shè)計成了三面都是屏幕,也就是所謂的無邊框設(shè)計。以目前的技術(shù)還不能完全做到無邊框設(shè)計,只能做到將邊框設(shè)計得盡量的窄。那么如何設(shè)計窄邊框手機(jī)呢?作為一名從業(yè)多年的手機(jī)設(shè)計者,希望將作者結(jié)的設(shè)計方法寫出來,給新設(shè)計者提供較為全面的設(shè)計理論。

        關(guān)鍵詞:窄邊框;屏占比;INCELL;ONCELL

        手機(jī)從九十年代末發(fā)展到今天,從最開始僅能作為通話工具,到現(xiàn)在智能化到與我們的生活密不可分。每年手機(jī)都會出現(xiàn)新的賣點(diǎn)。目前很多消費(fèi)者在選擇手機(jī)的時候越來越最關(guān)注屏幕是否夠大、邊框是否夠窄,而大邊框小屏幕的手機(jī)似乎已經(jīng)成為了“老土”設(shè)計的代名詞。隨時時間的推移,屏幕與機(jī)身正面占比的比例也就是屏占比正在逐年提高,以三星Galaxy Note 2與Note 3為例,雖然兩款產(chǎn)品為同一系列,但是屏占比已經(jīng)從原來的68.4%提升到了74.6%,整個機(jī)身的邊框占比縮小了近6%。而谷歌Nexus系列產(chǎn)品也遵循此規(guī)律,從Nexus 4的66.8%提升到了Nexus 5的72%,邊框同樣縮小了5.2%。最近一段時間各大手機(jī)廠商在發(fā)布會上都不斷地強(qiáng)調(diào)屏占比,不斷地把窄邊框拿出來炫耀。事實(shí)上,早在iPhone6上市之前,網(wǎng)上鋪天蓋的諜照都在圍繞屏幕與邊框做話題,目前的技術(shù)雖不足以支撐量產(chǎn)出無邊框手機(jī),但隨著顯示技術(shù)和工業(yè)設(shè)計水平的不斷提高,未來手機(jī)屏幕在整個機(jī)身上的比例還會繼續(xù)提高,從最初的二分之一到現(xiàn)在超過四分之三,手機(jī)的邊框和按鈕占比變得越來越小。2014年下半年開始,國內(nèi)一些大手機(jī)廠商甚至號稱已經(jīng)將屏占比做到83%。

        目前無邊框面臨著誤操作、屏幕可靠性、合理結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)壁壘,而且也對傳統(tǒng)手機(jī)制造工藝提出了前所未有的挑戰(zhàn)。但這并不能阻止智能手機(jī)向一個嶄新的方向發(fā)展,更不能阻止智能科技對手機(jī)制造工藝的突破,無邊框設(shè)計將是未來手機(jī)行業(yè)的一大趨勢。介紹了這些,有必要解釋一下究竟什么是屏占比。手機(jī)的屏幕占據(jù)手機(jī)整體前面板的相對比值,就叫屏占比。計算公式:屏占比=屏幕面積/整機(jī)面積。按照公式,得出的數(shù)值越高,屏占比越大,而相對給人的視覺沖擊力就越強(qiáng)。

        要設(shè)計出一款窄邊框手機(jī),觸摸面板(簡稱CTP)、手機(jī)屏幕(簡稱LCD)的選擇就顯得至關(guān)重要。超薄超窄邊框手機(jī)的出現(xiàn),促進(jìn)了觸摸面板CTP和液晶面板LCD的技術(shù)革新。過去CTP和LCD是分開的。其中CTP有G+G、GFF、OGS等工藝,為了手機(jī)更薄,邊框更窄,就希望CTP和LCD能做在一起,于是就有In-Cell和On-Cell兩種技術(shù)。相比In-Cell,On-Cell多了一層觸控層,厚度會有一定的增加,G+G或GFF,或者OGS都終將被On-Cell取代,而On-Cell只是In-Cell的過渡,最終只有In-Cell生存下來。

        要徹底了解In-Cell/On-Cell/OGS等等屏幕,就得先知道屏幕的基本結(jié)構(gòu)組成,從上到下,屏幕的基本結(jié)構(gòu)分為三層,保護(hù)玻璃,觸控層,顯示面板。保護(hù)玻璃,大廠商都采用康寧大猩猩玻璃;觸控層是由ITO觸控薄膜和ITO玻璃基板組成;顯示面板從上到下分別是上玻璃基板,液晶層,下玻璃基板。還需要指出的是:保護(hù)玻璃、觸控層與顯示面板之間,一般貼合技術(shù)會形成一層空氣,如果采用全貼合技術(shù)去除這層空氣,屏幕反光會大大減少,點(diǎn)亮屏幕時就顯得更為通透,熄屏?xí)r更加黑沉,沒有灰白的觀感。傳統(tǒng)的G+G、GFF屏幕,都是標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)玻璃+觸控層+顯示面板層的結(jié)構(gòu),不同之處在于觸控層。G+G屏幕的觸控層是由1層ITO玻璃基板+1層ITO觸控薄膜組成,GFF屏幕的觸控層則有2層ITO玻璃基板+2層ITO觸控薄膜。OGS屏幕、In Cell、On Cell屏幕,都是保護(hù)玻璃層+顯示面板層的結(jié)構(gòu),少了一層觸控層,所以更加輕薄。這也正是區(qū)分In Cell/On Cell屏幕和OGS屏幕的關(guān)鍵。In Cell/On Cell屏幕是將觸控層和顯示面板整合在了一起,OGS屏幕是將保護(hù)玻璃層和觸控層整合在了一起。追根究底,既然In Cell屏幕和On Cell屏幕都是將觸摸層和顯示面板整合在一起,那么該如何區(qū)分In Cell和On Cell?這跟ITO薄膜嵌入顯示面板的位置有關(guān)。On Cell,就是將ITO觸控薄膜放在了顯示面板的上玻璃基板之上,三星幾代Galaxy旗艦就是這么做的;至于In-Cell,則是將ITO觸控薄膜放在了顯示面板的上玻璃基板之下,一般是與液晶層融合在一起,代表機(jī)型是蘋果的iPhone 5。In-Cell、On-Cell、OGS因為不同的結(jié)構(gòu),屏幕的輕薄程度、顯示效果、制造成本、良品率都有所不同。下面是In-Cell、On-Cell、OGS的基本總結(jié):(1)屏幕的通透程度和視覺效果方面,OGS是最好的,In-Cell和On-Cell則次之。(2)輕薄程度,In-Cell最輕最薄,這也是iPhone雖然使用了金屬機(jī)身,還能做到極致輕薄的原因之一。OGS則次之,On-Cell比前兩者稍差。(3)屏幕強(qiáng)度(抗沖擊、抗摔),On-Cell最好,OGS次之,In-Cell最差。In-Cell將觸控層與液晶層融合在一起,一旦觸摸屏出了問題,需要連同顯示面板一起更換。(4)觸控靈敏度方面,OGS比On-Cell/In-Cell屏幕都要好,但如果OGS技術(shù)不過關(guān),超高的靈敏度反而很容易發(fā)生“跳屏”的現(xiàn)象,細(xì)微的灰塵、汗液、水汽都能引發(fā)觸控屏的“誤操作”。對多點(diǎn)觸控、手指、Stylus觸控筆的支持上,OGS也是好于In-Cell/On-Cell的。另外,由于In-Cell屏幕直接將觸控層和液晶層融合在一起,感測雜訊較大,需要有專門的觸控芯片進(jìn)行過濾和校正處理。OGS屏幕對于觸控芯片的依賴則沒那么高。(5)技術(shù)要求,In-Cell/On-Cell都比OGS要復(fù)雜,生產(chǎn)控制上,難度也更高。(6)良品率方面,之前In-Cell屏幕的良品率較低,很大程度上影響了iPhone 5等產(chǎn)品的供貨,但隨著廠商不斷投入,技術(shù)正在走向成熟,In-Cell/On-Cell屏幕的良品率與OGS已經(jīng)處于同一水平,大規(guī)模出貨不成問題。

        目前行業(yè)里最窄邊框的INCELL屏,邊框能做到0.6。為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性,同時也順應(yīng)潮流,機(jī)殼通常采用全金屬殼設(shè)計。由于市場對無邊框的需求,所以如何設(shè)計出一款極窄邊框的手機(jī),就成了手機(jī)結(jié)構(gòu)工程師在確定手機(jī)的總體方案時首先要考慮的問題。手機(jī)的屏占比要做大,就要盡量縮短手機(jī)顯示區(qū)以外的邊框。這就意味著手機(jī)長度要盡量短,寬度盡量窄。這就涉及到如何確定手機(jī)的長度和寬度。下面重點(diǎn)講述窄邊框手機(jī)的長度和寬度核算。

        (1) 長度(L)核算

        窄邊框手機(jī)的長度是由LCD決定的,L=2+A1+0.5+A2+A3

        式中:2:指前后攝像頭(CAM)距離機(jī)殼外表面的距離;A1:前/后攝像頭的長度尺寸;0.5:CAM與LCD的間隙;A2:LCD長度;A3:天線凈空長度;窄邊框設(shè)計時,前殼通常選用金屬,金屬由塑料分隔成4段,下面的一段通常作為主天線的重要組成部分。

        (2) 寬度(W)核算

        窄邊框手機(jī)的寬度也是由LCD決定的,W=B1+2*(1.2+0.2)=B1+2.8

        式中:B1:LCD寬度;在手機(jī)的寬度方向,LCD是對稱放置的。1.2:前殼壁厚;0.2:LCD跟前殼之間的間隙。

        前面提到,目前ONCELL屏的最窄邊框為0.6,按照上面的核算方法可以知道表面的蓋板玻璃的最窄邊框可做到0.8,這是目前手機(jī)能做到的最窄邊框了。不過可以通過ID設(shè)計,將蓋板玻璃左右0.8的邊框設(shè)計成黑色,這樣在不點(diǎn)亮LCD的情況下,看上去就是無邊框的設(shè)計,即使點(diǎn)亮屏幕的時候,0.8的邊框看上去也是極窄的。

        窄邊框設(shè)計也增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計以及手機(jī)裝配制造的難度。ONCELL屏是很薄的,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何保護(hù)好LCD,以及LCD與機(jī)殼的裝配工藝也是設(shè)計中的重中之重。

        作者簡介:金曉春,女,漢族,浙江省臨海市人,現(xiàn)供職于寧波波導(dǎo)軟件有限公司,外部職稱:工程師,內(nèi)部職稱:高級研發(fā)工程師,學(xué)歷:碩士,研究方向:手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計。

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