技术贴 | LCD极限挑战！全面屏边框到底可以做多窄？ | 自由微信

技术贴 | LCD极限挑战！全面屏边框到底可以做多窄？

原创 2017-07-05 小C君 CINNO

要说今年手机圈最热门的话题是什么，必然非全面屏莫属。事实上全面屏的概念并非今年才提出，早在2年前夏普在日本就推出过一款Crystal的类全面屏手机，只是品牌影响力的关系并没有在手机圈内引起关注。

后来小米在2016年10月推出了首款以全面屏为黑科技卖点的手机小米Mix, 惊艳的外观以及小米公司制造话题的能力，瞬间将全面屏这个词推升到了手机界热搜榜的头名。雷军更是直言全面屏手机手机是未来10年的方向，今年会有全面屏手机大战。这之后，三星S8的推出似乎验证了雷军的预测，曲面屏+全面屏的设计概念一扫去年Note7的颓势，各机构纷纷调升三星销量预测，在去年众媒体口中像比萨塔般即将倾倒三星大厦瞬间被扶正。

作为地球上唯一可以和三星手机正面硬恁的苹果当然不会让三星独美于世，于是有意无意间新一代iPhone8的渲染图琵琶半遮面般的来到公众眼前。梦幻般的全面屏设计一下子引来无数惊叹，当然也夹杂着些许男士摸着荷包的叹息声。至此，全面屏概念已经彻底引爆手机圈，雷军先生在得意自己预测的准确性之外可能也会偷偷心疼一下小米Mix的销量。

Samsung S8

CINNO Research, 当然不会缺席这场盛宴。在Computex台北光电展期间，CINNO以《合作发展 • 共赢未来》为主题举办了首场台湾论坛，论坛上CINNO CEO陈丽雅便以《全面屏时代开启智慧手机市场发展展望》为题做了精彩报告(论坛资料下载请点击文末阅读原文）。这里就借报告靓图一用来开启我们全面屏的讨论。

以专业的角度，来解构全面屏实现的可能性和制造过程中的难点
全面屏的技术要点有五个方向，分别是①Slim Border ②COF ③18:9AA ④C/R/L Angle ⑤U cut.。其实从本质上来讲就是三个方面，18:9 AA区显示规范，四边窄边框和异形结构。本文主要讲述的是窄边框方面的解决方案，异形结构将在下文再详细解说。

18:9AA区显示规范

18:9的显示比较16:9更能贴合手机的尺寸，可以在同样大小的手机模具内放下更大尺寸的屏幕，显著提升屏占比。这样的设计变更理论上对面板设计不会有任何挑战，反而是手机操作系统和各APP软件需要配合新的长宽比做重新优化设计以取得更佳的使用体验，避免出现黑边。

窄边框

面板窄边框的概念已经持续了很多年，要解释窄边框的问题首先我们要先简单了解一下显示面板的驱动原理。

从上图我们可以看到，我们的显示面板是由RGB三色像素矩阵排列而来，并由横向的Gate线和纵向的Source线(data线)串联起来。Gate线功能相当于开关一样，打开即代表该行像素开始充电显示，Source信号则决定了该像素显示的亮度，通常会分为256个灰阶。这样Gate线按顺序逐行扫描，像素逐行点亮并利用人眼视觉滞留效应最终形成我们看到的图案。

早期的面板有两个信号输入端，即Gate端子部和Source端子部，通常端子部的宽度都比较宽，一般在5mm左右，面板为了设计对称，因此当时并没有窄边框的观念。

GIA使得三边窄边框成为现实

Gate驱动信号如上图显示，只有简单的开和关两种状态，因此随着TFT设计的改进，功能比较单一的Gate IC被整合到TFT线路上，单独的Gate IC被取消，Gate端子部也就不存在了，这就是GIA(Gate in Array)技术。下图即为一个简易的GIA等效电路图和实体图。

GIA技术解决了Gate IC的问题，这样面板就只剩下了底部的Source端子部，其余三边就有了设计窄边框的可能。

那么Source IC能否做同样的设计呢。答案是暂时不行，我们来看Source驱动信号如下图，通常被分为256种状态对应我们显示需要的256灰阶，相对Gate驱动信号要复杂的多，因此暂时没有办法集成到TFT线路中去。

这里再补充说明一下256灰阶的意义。所谓灰阶，是将最亮(纯白)与最暗(纯黑)之间的亮度变化，区分为若干份, 以便于进行信号输入相对应的屏幕亮度管控。目前显示领域主要采用的是256灰阶，下图可以清晰的显示各灰阶下我们得到的显示图像质量。

三边窄边框

现在我们来看手机的三边边框有什么，从AA区向外，决定边框宽度的就剩下我们的GIA线路和粘合TFT/CF玻璃的框胶。

框胶在生产过程中是一种软性固态胶，被涂布在玻璃上，需要照射紫外光后才能被固化。在a-Si制程中，GIA线路中部分半导体器件尺寸会在100um左右，这样的大小会影响到框胶的固化，因此框胶涂布需要避开这些区域，只能往外移，考虑到生产安全性，通常需要避开100um以上的距离。

另外手机面板定型生产前一般都会通过摔落实验以确定面板强度足够承受用户不小心将手机掉到地上的冲击。这就对框胶的黏着强度提出了要求。以目前框胶材料的特性来看，至少要做到350um以上的宽度才是安全的。考虑到现在框胶涂布精度的限制，一般会有+/-150um左右的波动，因此500um是比较具有量产性的框胶设计宽度。

最后就是手机玻璃边缘的切割精度，这个目前能力通常在50到100um左右。

这样，我们的边框宽度就出来了，它是GIA半导体器件大小+安全避让距离+框胶宽度+切割精度，大致在700到800um左右。

当然，对于LTPS制程来讲，由于它的电子迁移率是a-Si的100倍以上，因此GIA线路中的半导体器件可以控制在10um大小以内，这就对框胶固化没有任何影响了，这样我们就可以减掉100um的宽度。如果再加上对框胶涂布精度和切割精度的挑战，最终LTPS面板边框宽度做到600um甚至挑战500um都是可以被实现的。在近几年各大光电展中，天马JDI等先进面板厂商均展出过边框600um的产品。

端子部窄边框

解决了三边的问题，下面当然要开始对端子部开刀了。同样的，我们来看一下端子部有什么。

如图所示，端子部除了框胶的宽度以外，还有额外的三个东西，Source IC, 连接Source和IC的斜配线以及FPC Bonding区。目前这三者的宽度均大概在1.5mm左右，加上框胶的0.5mm，端子部边框一般在5mm左右，实在是太…宽…了。下面我们来谈谈该如何解决。

COF技术帮助缩减端子部宽度

上文提到目前还没有办法像GIA技术一样把Source IC整合到TFT线路中去。但穷则思变变则思通，没办法取消怎么办，工程师们就想了一个办法，拿不掉我就把你移走，从玻璃上移到FPC上。由于FPC是可以弯折的，这样就可以把它折到玻璃背面，就不会影响面板宽度了，这就是COF技术。

相比IC在玻璃上的COG技术，COF技术可以缩小边框1.5mm左右的宽度。

斜配线

Source线必须一根根连接到我们的IC上以便输入不同的Source信号。目前旗舰机的分辨率必定是FHD起跳，甚至有些会达到QHD的程度。以FHD为例，他的分辨率是1920*1080, 也就是有1080列Pixel, 考虑每个Pixel又分RGB三个Sub Pixel, 所以总计有3240根斜配线要被设计到狭窄的空间内，如下图所示，绝对是密集恐惧症慎入。

解决办法可以从以下多方面着手

设计面

通常a-Si由于电子迁移率低造成充电效率较低，必须同时给所有像素充电。但是LTPS充电效率远高于a-Si, 利用其快速充电能力，可以将3个Sub Pixel合并一组用一根配线连接到IC上，通过类似简易GIA线路逐个打开给Sub Pixel充电，这样我们就只需要原来1/3数量的配线即可

必要时候，我们也可以将2根线路重叠设计，中间用绝缘层隔绝开来，同样可以节省布线空间

制程材料面

通过提高Array制程中曝光精度和蚀刻精度，以及改用电阻率更优的铜线取代铝线，可以减小配线线宽以节省空间。

这样最终斜配线区域应该可以贡献出0.5mm出来。

最后再搭配FPC Bonding精度的提升贡献0.5mm, 端子部的最终宽度大概在2mm左右。更进一步的缩减则需要通过更加稳定的制程控制和更具突破的设计来实现了。

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总结

通过GIA, COF等技术的应用，以及制程能力的提升，目前面板窄边框的极限能力一般在三边0.5-0.6mm, 下边2mm左右，再配合各手机品牌商外观设计上的创意(如2.5D Cover Lens的应用), 已经完全可以制造出一款具有视觉冲击的全面屏手机。