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TFT InCell技术如何提升显示性能与屏占比?

  • TFT (Thin-Film Transistor) 是一种显示技术,负责控制每个像素点的开关,是液晶显示器的“大脑”。
  • Incell 是一种屏幕结构技术,它将触摸传感器层集成到显示层(TFT层)的内部,是屏幕实现“窄边框”和“薄机身”的关键。

下面我们分开详细解释,再说明它们如何结合。

TFT InCell技术如何提升显示性能与屏占比?-图1
(图片来源网络,侵删)

TFT (Thin-Film Transistor) - 薄膜晶体管

什么是TFT?

TFT的全称是“薄膜晶体管”,它是一种主动矩阵的液晶显示技术,你可以把它想象成一个极其精密的开关矩阵。

  • 结构:在液晶面板的玻璃基板上,为每一个像素点都集成了一个微小的晶体管作为开关。
  • 工作原理
    1. 每个像素点由红、绿、蓝三个子像素组成。
    2. 每个子像素都对应一个TFT开关。
    3. 外部驱动电路会精确地控制每一个TFT开关的“开”和“关”。
    4. 当开关打开时,电流通过,控制对应子像素的液晶分子扭转,从而决定该子像素的亮度和颜色。
    5. 通过对数百万个像素点进行快速、独立的控制,最终组合成我们看到的完整图像。

TFT的重要性

  • 高响应速度:相比被动矩阵的显示屏(如早期的STN),TFT的开关速度极快,能有效避免画面拖影、残影,非常适合显示动态视频和游戏。
  • 高对比度:每个像素点都能被独立关闭,可以实现真正的纯黑,从而提高对比度。
  • 高色彩还原度:每个像素点都能被精确控制,色彩表现更准确、鲜艳。
  • 广视角:改善了传统液晶显示器从侧面看会变色或变暗的问题。

常见的TFT类型

TFT技术本身也在不断演进,主要区别在于制造TFT开关所使用的半导体材料不同:

类型 优点 缺点 主要应用
a-Si (非晶硅) 技术成熟、成本低、良率高 电子迁移率低,分辨率和响应速度受限 中低端手机、显示器、电视
LTPS (低温多晶硅) 电子迁移率高,响应速度快、分辨率高、功耗低 制造工艺复杂,成本高 高端手机、平板电脑
IGZO (氧化铟镓锌) 介于a-Si和LTPS之间,功耗极低、电子迁移率较高、透光性好 氧化物材料对水汽敏感,成本较高 高端旗舰手机、iPad
Oxide (氧化物) 与IGZO类似,是IGZO技术的延伸和发展,性能更强 技术门槛高,成本高 代表了未来的发展方向

小结:TFT是现代液晶显示器的核心控制技术,决定了屏幕的响应速度、清晰度、色彩和功耗等基本性能。


Incell技术 - 触摸屏的集成方式

什么是Incell?

“Incell”的字面意思是“在内部”,它是一种将触摸传感器层显示层集成在一起的屏幕结构技术。

TFT InCell技术如何提升显示性能与屏占比?-图2
(图片来源网络,侵删)

在Incell出现之前,主流的触摸屏是On-CellOut-Cell结构:

  • Out-Cell (外挂式):触摸层和显示层是完全分离的两块玻璃,中间用光学胶贴合,这是最原始的结构,屏幕厚、边框宽。
  • On-Cell (内嵌式):将触摸层做在彩色滤光片上,再和液晶层贴合,触摸层在显示层的“上方”但“内部”,这能做得更薄,但透光率提升有限,代表是三星的Super AMOLED屏幕。

Incell 的工作原理和优势

Incell技术更进一步,它将触摸传感器(通常是ITO电极)直接制作在TFT阵列基板上。

  • 结构:触摸传感器和TFT晶体管在同一个基板上,触摸信号和显示信号通过同一个驱动IC或共享的走线进行传输。
  • 核心优势
    1. 极致轻薄:省去了单独的触摸层,屏幕模组的厚度可以做得非常薄,有助于手机整体变薄。
    2. 窄边框:触摸电极可以延伸到屏幕边缘下方,从而实现了更窄的边框,视觉效果更好。
    3. 成本降低:理论上,减少了一层玻璃和贴合工艺,可以降低成本。

Incell 的挑战

Incell技术虽然优点突出,但技术难度极高,这也是为什么它主要应用于高端手机。

  • 信号干扰:触摸信号和显示信号在同一层工作,容易相互干扰,导致触摸不灵敏、出现“鬼影”(误触),需要非常复杂的电路设计来屏蔽和解决这个问题。
  • 良品率低:工艺复杂,一旦在制造过程中出现瑕疵,整块屏幕都可能报废,导致初期成本很高。
  • 透光率:相比On-Cell,Incell因为多了一层走线,透光率可能会稍低一些,需要通过优化材料(如使用金属网格代替ITO)来弥补。

小结:Incell是一种先进的屏幕结构设计,它通过“合二为一”的方式解决了屏幕厚和边框宽的问题,是实现全面屏手机的关键技术之一。

TFT InCell技术如何提升显示性能与屏占比?-图3
(图片来源网络,侵删)

TFT + Incell 的结合

我们可以将这两个概念完美地结合起来理解了。

一台现代高端手机的屏幕,其完整的描述应该是:

“一块采用Incell结构的LTPS/IGZO TFT液晶显示屏”

这句话可以这样解读:

  1. 核心显示技术TFT(薄膜晶体管),它决定了屏幕的显示性能(快、清、省电)。
    • 在这个TFT中,具体用的是LTPS(低温多晶硅)还是IGZO(氧化铟镓锌)材料,这进一步决定了性能的上限。
  2. 屏幕结构设计Incell(在内部),它决定了屏幕的物理形态(薄、窄)。

它们的关系是:

  • TFT是“内容”,是屏幕如何显示图像的核心技术。
  • Incell是“形式”,是屏幕如何被物理组装起来的巧妙设计。

一个高端的显示方案,必然是高性能的TFT技术先进的屏幕结构设计(如Incell)的结合体,苹果从iPhone 5开始大规模使用Incell技术,其屏幕就是典型的LTPS TFT + Incell结构,这既保证了流畅的显示体验,又实现了当时领先的轻薄和窄边框设计。

概念 层面 描述 核心作用
TFT 显示技术/性能 薄膜晶体管,控制像素点的开关 决定屏幕的响应速度、清晰度、色彩、功耗等显示素质。
Incell 屏幕结构/形态 将触摸层集成到显示层内部 决定屏幕的厚度、边框宽度等物理形态,实现轻薄窄边框。

在选购手机时,了解这两个概念可以帮助你判断屏幕的优劣,看到“LTPS TFT + Incell”的屏幕,你就可以知道它不仅显示性能好,而且机身设计也会比较先进。

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