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解决方案
CTP-TFT-LCD显示屏模块 屈指灵动水波纹(Water Ripple)-解决之道
April 25,2024
说明
本文让我们深入探讨，针对CTP-TFT-LCD显示屏模块产品的显示不良现象-水波纹(Water Ripple)产生，华凌如何解析原因，并提出有效解决方案(Solution)。
水波纹现象的发生在市场上时有所闻，其发生原因有很多，如电源干扰、未接地、高压板没有隔离、线路布局、电磁干扰、及液晶排列被迫改变等因素。针对液晶排列被迫改变所造成的水波纹，华凌分享实务经验。华凌在解决此类问题上拥有丰富的实务经验，透过此文章与大家分享。
依据液晶排列方式，液晶显示屏分成三种模式(mode)：TN、VA、IPS面板。液晶排列方式不同，对液晶面板显示的视觉或是对比度也会有所不同。TN mode TFT-LCD显示屏之优点为技术成熟、价格低、灰阶响应速度非常快，为一般游戏玩家所喜好。其缺点在于基板之间无支撑易变形、易产生水波纹的问题(如图A及图B所示)。
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| 图A | 图B |
水波纹发生是因为液晶垂直方向排列的角度变化导致面板亮度的改变。当按压一定的力量时，电场方向改变而液晶的形状及角度也产生了变化进而影响到面板的亮度，如图C右图TN mode所示。如何解决TN mode CTP-TFT-LCD显示屏之水波纹问题? 华凌依据多年实务经验，提出以下方案：
如图C左图所示，IPS mode LCD显示屏其液晶排列方式是以水平方向变化来改变面板的亮度。当垂直方向按压一定的力量时液晶改变角度影响较小，且这种排列方式的液晶恢复的速度比TN mode快很多，不容易出现水波纹。采用IPS mode TFT-LCD显示屏也是一种方案。
由于考虑到客户规格皆已定之，在不改变显示屏规格与不增加客户成本前提之下，华凌提出以下实务解决方案。
图C：IPS-mode与TN-mode TFT LCM液晶特性及触控手指下压产生水波纹的示意图
实例:
客户反应7寸 TN mode TFT- LCD显示屏产品按压四周上铁框，会产生水波纹，如图D所示。
图D
[解析]7寸 TN mode TFT- LCD原始设计
- 上铁框材质为镀铝锌板(SGLC)，厚度0.3 mm
- 上铁框和胶框间距为0 mm，上铁框和玻璃间距为0 mm
- 因上铁框与玻璃贴紧，当按压上铁框四周时，上铁框向下压迫到TN液晶玻璃(TN LC cell)改变了TN液晶排列，产生了水波纹现象(如图E左图所示)
图E 左:7寸 TN mode TFT-LCD水波纹问题模组。右:改善水波纹设计模块
[解决方式]
一、 面板改善方案，如图E右图所示
- 上铁框材质采用不锈钢，选择适当厚度，并加宽上铁框宽度，增强模块四周支撑力不易变形。
- 增加上铁框和胶框间距，同时提高了上铁框和玻璃间距。
二、采用7寸改善面板设计，用于TN mode CTP-TFT-LCD显示屏
- 模块结构性加强：上铁框厚度和宽度增加，以及改用不锈钢SUS-304材质，加强模块结构的坚固性及支撑力，可降低材料的变形。
- 分散压力：触控面板+光学贴，需要一定厚度以上。当按压时，触控面板材料坚固，及TN mode TFT-LCD与触控面板间有光学贴整面的支撑，可将单点的下压力分散到整面，使触控面板不易变形。
三、增加框贴: 除了将上铁框结构加强及触控面板加厚外，可在上铁框四周加上泡棉胶框贴。当按压触控面板时，泡棉胶可以吸收按压时的下压力。当手指按压模块四周(图F)及有效区域(Active area)显示区域(图G)，也不会有水波纹的问题。
因此，华凌成功解决客户的问题。
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| 图F: 手指按压模块四周 | 图G:手指按压显示区域 |
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