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解決方案
CTP-TFT-LCD顯示器模組 屈指靈動水波紋(Water Ripple)-解決之道
April 25,2024
敘述
本文讓我們深入探討，針對CTP-TFT-LCD顯示器模組產品的顯示不良現象-水波紋(Water Ripple)產生，華凌如何解析原因，並提出有效解決方案(Solution)。
水波紋現象的發生在市場上時有所聞，其發生原因有很多，如電源干擾、未接地、高壓板沒有隔離、線路布局、電磁干擾、及液晶排列被迫改變等因素。針對液晶排列被迫改變所造成的水波紋，華凌分享實務經驗。華凌在解決此類問題上擁有豐富的實務經驗，透過此文章與大家分享。
依據液晶排列方式，液晶顯示器分成三種模式(mode)：TN、VA、IPS面板。液晶排列方式不同，對液晶面板顯示的視覺或是對比度也會有所不同。TN mode TFT-LCD顯示器之優點為技術成熟、價格低、灰階響應速度非常快，為一般遊戲玩家所喜好。其缺點在於基板之間無支撐易變形、易產生水波紋的問題(如圖A及圖B所示)。
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| 圖A | 圖B |
水波紋發生是因為液晶垂直方向排列的角度變化導致面板亮度的改變。當按壓一定的力量時，電場方向改變而液晶的形狀及角度也產生了變化進而影響到面板的亮度，如圖C右圖TN mode所示。如何解決TN mode CTP-TFT-LCD顯示器之水波紋問題? 華凌依據多年實務經驗，提出以下方案：
如圖C左圖所示，IPS mode LCD顯示器其液晶排列方式是以水平方向變化來改變面板的亮度。當垂直方向按壓一定的力量時液晶改變角度影響較小，且這種排列方式的液晶恢復的速度比TN mode快很多，不容易出現水波紋。採用IPS mode TFT-LCD顯示器也是一種方案。
由於考慮到客戶規格皆已定之，在不改變顯示器規格與不增加客戶成本前提之下，華凌提出以下實務解決方案。
圖C：IPS-mode與TN-mode TFT LCM液晶特性及觸控手指下壓產生水波紋的示意圖
實例:
客戶反應7吋 TN mode TFT- LCD顯示器產品按壓四周上鐵框，會產生水波紋，如圖D所示。
圖D
[解析]7吋 TN mode TFT- LCD原始設計
- 上鐵框材質為鍍鋁鋅板(SGLC)，厚度0.3 mm
- 上鐵框和膠框間距為0 mm，上鐵框和玻璃間距為0 mm
- 因上鐵框與玻璃貼緊，當按壓上鐵框四周時，上鐵框向下壓迫到TN液晶玻璃(TN LC cell)改變了TN液晶排列，產生了水波紋現象(如圖E左圖所示)
圖E 左:7吋 TN mode TFT-LCD水波紋問題模組。右:改善水波紋設計模組
[解決方式]
一、 面板改善方案，如圖E右圖所示
- 上鐵框材質採用不鏽鋼，選擇適當厚度，並加寬上鐵框寬度，增強模組四周支撐力不易變形。
- 增加上鐵框和膠框間距，同時提高了上鐵框和玻璃間距。
二、採用7吋 改善面板設計，用於TN mode CTP-TFT-LCD顯示器
- 模組結構性加強：上鐵框厚度和寬度增加，以及改用不鏽鋼SUS-304材質，加強模組結構的堅固性及支撐力，可降低材料的變形。
- 分散壓力：觸控面板+光學貼，需要一定厚度以上。當按壓時，觸控面板材料堅固，及TN mode TFT-LCD與觸控面板間有光學貼整面的支撐，可將單點的下壓力分散到整面，使觸控面板不易變形。
三、 增加框貼: 除了將上鐵框結構加強及觸控面板加厚外，可在上鐵框四周加上泡棉膠框貼。當按壓觸控面板時，泡棉膠可以吸收按壓時的下壓力。當手指按壓模組四周(圖F)及有效區域(Active area)顯示區域(圖G)，也不會有水波紋的問題。
因此，華凌成功解決客戶的問題。
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| 圖F: 手指按壓模組四周 | 圖G:手指按壓顯示區域 |
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