手机机构设计知识.doc

手機的一般結構
一、手機結構
手機結構一般包括以下幾個部分：
1、 LCD LENS
材料：材質一般為PC或壓克力；
連結：一般用卡勾+背膠與前蓋連結。
分為兩種形式：a. 僅僅在LCD上方局部區域；b.與整個面板合為一體。
2、 上蓋（前蓋）
材料：材質一般為ABS+PC；
連結：與下蓋一般採用卡勾+螺釘的連結方式（螺絲一般採用φ2，建議使用鎖螺絲以便於維修、拆卸，採用鎖螺絲式時必須注意Boss的材質、孔徑）。Motorola 的手機比較鍾愛全部用螺釘連結。
下蓋（後蓋）
材料：材質一般為ABS+PC；
連結：採用卡勾+螺釘的連結方式與上蓋連結；
3、 按鍵
材料：Rubber，pc + rubber，純pc；
連接： Rubber key主要依賴前蓋內表面長出的定位pin和boss上的rib定位。Rubber key沒法精確定位，原因在於：rubber比較軟，如key pad上的定位孔和定位pin間隙太小（<0.2-0.3mm），則key pad壓下去後沒法回彈。
三種鍵的優缺點見林主任講課心得。
4、 Dome
按下去後，它下面的電路導通，表示該按鍵被按下。
材料：有兩種，Mylar dome和metal dome，前者是聚酯薄膜，後者是金屬薄片。Mylar dome 便宜一些。
連接：直接用粘膠粘在PCB上。
5、 電池蓋
材料一般也是pc + abs。
有兩種形式：整體式，即電池蓋與電池合為一體；分體式，即電池蓋與電池為單獨的兩個部件。
連結：通過卡勾 + push button（多加了一個元件）和後蓋連結；
6、 電池蓋按鍵
材料：pom
種類較多，在使用方向、位置、結構等方面都有較大變化；
7、 天線
分為外露式和隱藏式兩種，一般來說，前者的通訊效果較好；
標準件，選用即可。
連結：在PCB上的固定有金屬彈片，天線可直接卡在兩彈片之間。或者是一金屬彈片一端固定在天線上，一端的觸點壓在PCB上。
8、 Speaker
通話時發出聲音的元件。為標準件，選用即可。
連結：一般是用sponge 包裹後，固定在前蓋上（前蓋上有出聲孔）；通過彈片上的觸點與PCB連結。
Microphone
通話時接收聲音的元件。為標準件，選用即可。
連結：一般固定在前蓋上，通過觸點與PCB連結。
Buzzer
鈴聲發生裝置。為標準件，選用即可。
通過焊接固定在PCB上。Housing 上有出聲孔讓它發音。
9、 Ear jack(耳機插孔)。
為標準件，選用即可。
通過焊接直接固定在PCB上。Housing 上要為它留孔。
10、 Motor
motor 帶有一偏心輪，提供振動功能。為標準件，選用即可。
連結：有固定在後蓋上，也有固定在PCB上的。DBTEL一般是在後蓋上長rib來固定motor。
11、 LCD
直接買來用。
有兩種固定樣式：a.固定在金屬框架裏，金屬框架通過四個伸出的腳卡在PCB上；b.沒有金屬框架，直接
和PCB的連結：一種是直接通過導電橡膠接觸；一種是排線的形式，將排線插入到PCB上的插座裏。
12、 Shielding case
一般是衝壓件，壁厚為0.2mm。作用：防靜電和輻射。
13、 其他外露的元件
test port
直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。
SIM card connector
直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。
battery connector
直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。
charger connector
直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。

手機機構設計淺談­­­­­ 薑海光

1、卡勾的設計問題
卡勾以前是打通的（如圖1），這樣導致強度不夠，容易破裂，ALT（Accelerate Life Test）時無法通過，現在改成封閉式（如圖2），加上0.3mm的肉厚，這對於強度有相當大的幫助。

圖1 改進前的卡勾 圖2 改進後的卡勾

2、美工線問題
手機上美工線一般有以下兩種（圖3、圖4）：

圖3 美工線截面圖1 圖4 美工線截面圖2

圖中的（1）、（2）尺寸根據客戶的需要給出，一般為0.3~0.5mm。

3、表面效果
手機外殼一般會經咬花處理，咬花有深淺之分，如VDI22較淺，VDI27較深，當採用較深咬花時，即使不噴漆，也不會看見結合線，而採用較淺的咬花，不噴漆，就會看見結合線，影響外觀。（現在有一種噴砂處理，可以較好地解決塑膠成型過程留下的結合線等瑕疵）
4、按鍵的設計問題
手機按鍵按照材質可以分為以下幾種：（1）橡膠按鍵；(2)塑膠按鍵；（3）Plastic + Rubber 按鍵，如圖5，兩種材料之間用膠水粘合；（4）外層為PC film，內部為橡膠，同樣用膠水粘合。

圖5 Plastic + Rubber 按鍵

採用不同類型的按鍵會帶來不同的手感，相對而言，較硬的材質手感更好，

一、常出現的機構設計方面的問題。
1． Vibrator
vibrator安裝位置的選擇很重要。其一，要看裝在哪兒振動效果最好；其二，最好vibrator附近沒有複雜的rib位，因為vibrator在ALT 時會有滑動現象，如碰到附近的rib位可能被卡住，致使來電振動失敗。
2． 吊飾孔
由於吊飾孔處要承受15磅的拉力，所以housing的吊飾孔處的壁厚要保證足夠的強度。
3． Sim card slot
由於不同地區的sim card的大小和thickness有別，所以在進行sim card slot 的設計時，要保證最大、最厚的sim card能放進去，最薄的sim card能接觸良好。
4． Battery connector
有兩種形式：針點式和彈簧片式。前者由於接觸面積小，有可能發生瞬間電流不夠的現象而導致reset，但佔用的面積小。而後者由於接觸面積大，穩定性較好，但佔用的面積大。
5． 薄弱環節
在drop test時，手機的頭部容易開裂。主要是因為有結合線和結構複雜導致的注塑缺陷。Front housing的battery cover button處也易於開裂，所以事先要通過加rib和倒角來保證強度。
6． 和ID的溝通。
機構完成pcb的堆疊後將圖發給ID，由於這關係到ID畫出來的外形能否容納所有的內部機構，所以在處理時要很小心。Pcb上的所有的元件都要取正公差，所包含的元件要齊全，特別是那些比較大的元件；小處也不能忽略，比如sponge和lens的雙面背膠等。
7． 縮水常發生部位
boss與外殼最好有0.8-1mm的間隙，要避免boss和外殼連在一起而導致縮水。
housing 上antenna部分，由於結構需要（要做螺紋），往往會比較厚。
8． 前後殼不匹配
９５％情況下，手機的後殼都會大於前殼，所以要提醒模廠，讓它在做模時，後殼取較小的收縮率。這是因為兩者的注塑條件不同，後殼需要較大的注塑壓力。
9． 備用電池
備用電池一般由ME選擇。在SMD時會有空焊和冷焊。定位備用電池的機構部分如設計得不好，則在drop test 時，電池會飛出來。
10． 和speaker 、buzzer、和MIC相關的housing部分的考慮
其一、透聲孔的大小。ID畫出來的孔一般會偏小，而為了聲音效果，孔要達到一定的大小。例如speaker要達到直徑1.5
以上，聲音才出得來。
其二、元件前面和housing 的間隙，影響聲音效果。在選用比較好的speaker等時才會考慮這些問題。
用sponge包裹這些元件，形成共振腔，可達到好的聲音效果。

二、經驗資訊
１． Hinge
Hinge是個標準件。一般由sales根據市場要求選擇。折疊式手機翻蓋的打開和合上功能完全由它實現。
２． Key pad
有三種形式的key：rubber、pc + rubber、pc film。從rubber key到pc key，佔用的空間越來越小，但本身的價格越來越貴。當選用不同的key時，要注意不同的key有不同的按壓行程。如rubber key的行程就要比pc + rubber的大。所以要根據這安排不同的空間。另外，pc + rubber之間現一般採用粘接的方式貼合在一起。
Key的位置與Mylar dome的凸點的位置要對中，否則會影響觸感。常常在Id畫出外形後，由於ID改變了key的中心位置而使得ME需要協調電子方面改變pcb的layout。
Mylar dome和key pad之間最好沒有預壓。也就是說，Mylar dome和key pad之間沒有過盈，不按鍵時，Mylar dome的凸點處於放鬆狀態。設計時要根據vendor的能力，考慮在兩者之間留間隙。
front housing和key pad之間同樣也以無過盈為佳。
key pad高出外形面的距離。從以下三個方面考慮：不卡key；大於按鍵的行程；？。Rubber key不能太高，因為高了之後易因摩擦掉漆。
３． 靜電
在採用rubber key的情況下，housing的key hole一圈一般會長一定高度的rib，該rib隔開每個key，可增強防靜電的能力。
４． 設計時要考慮設計變更的難易
如前蓋和後蓋的hook的卡入深度。一般以0.5-0.8mm為宜，但開始設計時，可將卡入深度設計成0.5mm，以後根據需要修改，比較容易。
５． Key pad的精確定位問題
使用rubber key是沒法精確定位key pad的。因為rubber　key和前蓋的定位pin之間的間隙如果太小（<0.2-0.3mm）,則會發生壓下去後不能彈回來的情形。
６． Shielding case的開孔問題
重心位置不要打孔，打孔要平衡考慮輻射和散熱問題。

７． LCD的黑影問題
sponge 由1mm壓到0.8mm，不會壓迫LCD，致使其產生黑影。
８． LCD保護
與LCD接觸的區域不要採用凸起式結構，防止drop test時引起LCD引力集中破例裂。
９． 靜電問題
外觀面應儘量避免孔的存在。在開孔處儘量增加靜電進入的路程。
１０． 設計時需為以後的改變預留空間
例如，需要在電子元件和housing之間多預留0.2mm間隙，如果以後為了防輻射的需要增加銅片，則不會發生問題。

ID手機造型設計注意點
Pro Engineer軟體
項次
機構建議
ID建議
01
使用Pro Engineer軟體“Top & Down Design”設計à建構Id.prt再拆件
避免ID因客戶外觀要求或機構空間問題修改,導致機構必須重新建構!

02
ID重要外觀Curve,例如:按鍵孔,LCD視窗孔,LED位置孔,Audio孔等Curve能獨立繪製於某一Datum上,避免機構結構設計時產生參考曲面錯誤及方便設計取用,保持畫面清楚!

03
ID重要分件Surface應保留於分件Part上,例如:前後蓋PL分模面Surface,後蓋與電池蓋分件Surface

04
ID分件組立圖,必須使用單一坐標系統組立(一個圓點),而且組立圖與各Part坐標系統名稱必須一致!

05
ID重要外觀于機構設計初應該完成(設計中可與機構及電子討論作法)例如:電池組裝方式,Mic孔位置,吊帶孔大小位置,Keypad按鍵高度,天線長度大小,Lens作法及處理方式等等!

06
使用Pro/E standard “startpart.prt”及”startassy.asm”作圖(內含Datum,Coordsys,Layer,投影視圖)

07
各Part檔案名稱命名要規範,建議如下

(需討論~)

08
共用Data,單一資料庫
(1) 建立零件Component Library
(2) 保持Server資料為最新版本
(3) 個人電腦設定相同path對應資料庫
(4) 使用權限劃分

09
每個人員Pro/E 使用相同Config.pro,相同工作環境

10
掀蓋式(Flip)手機及貝殼機等有Hinge轉軸旋轉,于Part組立時應組立成可旋轉檢查外觀及機構

為了避免ID設計外觀及機構檢查疏漏,列舉一些ID及機構配合的建議,使ID于設計外觀時更能接近實際機構完成時的外觀造型,更能使機構于設計時縮短設計時間,請各位不吝提供意見,減少設計過程中修改的次數!
謝謝!

ID手機造型設計注意點
結構設計考量
項次
機構建議
ID建議
01
LCD Lens與Front Housing:
èLens邊緣Gap單邊為0.1mm
èLens貼合面裕留0.1~0.15mm背膠厚度
è避免Lens貼合面為不規則曲面
èLens有小孔,直徑不小於0.8mm
èLens平均厚度為1.2~1.5mm
èLens表面避免急遽的高低落差產生
èLens可視區避免直接目視到手機內部元件

02
Keypad與Front Housing:
è建議按鍵高度:按鍵行程+0.2mm(不含按鍵造形)
èRubber按鍵gap:單邊0.2~0.25mm
è塑膠按鍵gap:單邊0.15mm
è按鍵重心不要偏離PCB接觸Dome太遠
è塑膠按鍵需有拔模角度3度
èKeypad ”5”按鍵是否需加盲人觸控點
èFront Housing是否需加盲人觸控點

03
Antenna:
è天線直徑大小:內模直徑5.4mm+內模肉厚0.8mmx2+外模肉厚1.0mmx2=9.0mm(約略值)
è天線長度(外露):16~18mm
è外觀考量拔模角度及分模線PL
è天線角度:與RF人員溝通

04
手機吊飾孔:
è強度考量:承載15公斤
è穿線難易度
è模具結構及拔模考量

05
Rear Housing & Front Housing:
è後蓋天線處外觀一定要有拔模角度
èPL面外觀避免過於銳利
è要考量美工縫設計外觀
èHousing平均肉厚1.5mm

06
Rear Housing & Battery Cover
èBattery Cover外觀可設計略小於Rear Housing外觀0.1~0.2mm,避免組裝公差造成Battery Cover凸出外觀

07
Housing & Data Port Cable
è注意避免因外觀造形造成無法連接插拔現象

LCD原理大剖析
ZDNET China
03/01/2002

LCD （ Liquid Crystal Display）對於許多的用戶而言可能是一個比較新鮮的名詞，不過這種技術存在的歷史可能遠遠超過了我們的想像 --在 1888 年，一位奧地利的植物學家 F. Renitzer便發現了液晶特殊的物理特性。
在 85年之後，這一發現才產生了商業價值， 1973 年日本的夏普公司首次將它運用於製作電子計算器的數位顯示。現在， LCD是筆記型電腦和掌上電腦的主要顯示設備，在投影機中，它也扮演著非常重要的角色，而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場中。

為什麼叫液晶？
液晶得名於其物理特性：它的分子晶體，不過以液態存在而非固態。大多數液晶都屬於有機複合物。

被動矩陣液晶顯示技術
高資訊密度顯示技術中首先商品化的是「被動矩陣顯示技術」。它得名於控制液晶單元的開和關的簡單設計。

主動矩陣LCD及其弱勢
主動矩陣 LCD的上下表層也縱橫有序排列著用銦錫氧化物做成的透明電極。所不同的是在每個單元中都加入了很小的電晶體，由電晶體來控制電流的開和關。

傳統工藝流程
LCD 的面板最早使用非常薄的玻璃製造。大約只有 1.1-0.4毫米厚，由於玻璃生產中，設備不同會造成玻璃厚度不同。所以，顯示器只能在一套模具中製造。
你不能不知道的LCD
被動矩陣液晶顯示技術
視角及反應速度
耗電量
為什麼叫液晶？
主動矩陣LCD及其弱勢
顯示色彩
傳統工藝流程

為什麼叫液晶？
ZDNET China
2002/01/03

液晶得名於其物理特性：它的分子晶體，不過以液態存在而非固態。大多數液晶都屬於有機複合物。這些晶體分子的液體特性使得它具有兩種非常有用的特點：如果你讓電流通過液晶層，這些分子將會以電流的流向方向進行排列，如果沒有電流，它們將會彼此平行排列。如果你提供了帶有細小溝槽的外層，將液晶倒入後，液晶分子會順著槽排列，並且內層與外層以同樣的方式進行排列。
液晶的第三個特性是很神奇的：液晶層能夠使光線發生扭轉。液晶層表現的有些類似偏光器，這就意味著它能夠過濾掉除了那些從特殊方向射入之外的所有光線。此外，如果液晶層發生了扭轉，光線將會隨之扭轉，以不同的方向從另外一個面中射出。
液晶的這些特點使得它可以被用來當作一種開關 - 即可以阻礙光線，也可以允許光線通過。液晶單元的底層是由細小的脊構成的，這些脊的作用是讓分子呈平行排列。上表面也是如此，在這兩側之間的分子平行排列，不過當上下兩個表面之間呈一定的角度時，液晶成了隨著兩個不同方向的表面進行排列，就會發生扭曲。結果便是這個扭曲了的螺旋層使通過的光線也發生扭曲。 如果電流通過液晶，所有的分子將會按照電流的方向進行排列，這樣就會消除光線的扭轉。如果將一個偏振濾光器放置在液晶層的上表面，扭轉的光線通過了，而沒有發生扭轉的光線將被阻礙。因此可以通過電流的通斷改變 LCD 中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。也有某些設計了省電的需要，有電流時，光線不能通過，沒有電流時，光線通過。

液晶可以阻礙（左）也可以允許（右）光線通過
顯示技術由於不同的應用目的而分成不同的類型。有的是成了靜態顯示，比如道路標誌和顯示牌，它們的顯示資訊是不變的。平面顯示技術則被用於傳遞發生變化的顯示資訊，所以顯示信息量的大小就決定了所採用的顯示技術類型。對於可擕式的計算器等設備而言，由於所傳遞的信息量相對較低，被稱為「低資訊密度」顯示技術；對於電腦顯示器而言，由於傳遞的信息量大，則相應被稱為「高資訊密度」顯示技術。

被動矩陣液晶顯示技術
ZDNET China
2002/01/03

高資訊密度顯示技術中首先商品化的是「被動矩陣顯示技術」。它得名於控制液晶單元的開和關的簡單設計。
被動矩陣液晶顯示的驅動方式是由垂直與水準方向的電極所構成，單獨的液晶單元夾在彼此垂直的電極中間。因此，任何一組電極的驅動就會在特定的單元中引起電流通過。
被動矩陣顯示畫面的原理就是輸入的信號依次去驅動每一排的電極，於是當某一排被選定的時候，列向上的電極將被觸發打開位於排和列交叉上的那些圖元。這種方法比較簡單，而且對液晶螢幕的成本增加也不多。不過它也有缺點，如果有太大的電流通過某個單元，附近的單元都會受到影響，引起虛影。如果電流太小，單元的開和關就會變得遲緩，降低對比度和丟失移動畫面的細節。
早期，被動矩陣板依賴于扭轉向列的設計。上層和下層的偏光板的偏振光方向呈 90 度，因此中間的液晶以 90 度進行扭轉。這樣製造的液晶板對比度很低、回應時間也很慢。這種方式運用在低信息量顯示時很好，不過被證明不適合電腦顯示。
超扭轉向列（ SuperTwisted Nematic）方法是通過改變液晶材料的化學成分，使液晶分子發生不止一次的扭轉，光線扭轉達到 180 度到 270 度，這樣便可大大地改善畫面的顯示品質。 80 年代初期 STN 技術一度非常流行，至今它還在可攜式設備如 PDA ，手機中使用。雖然 STN 技術提高了顯示的對比度，不過它會引起光線的色彩偏差，尤其是在螢幕偏離主軸的位置上。這就是為什麼早期的筆記型電腦螢幕總是偏藍和偏黃的原因。
了解決這一問題，雙層超扭曲向列型顯示技術 DSTN 出現了，它具有兩層扭轉方向相對的 LCD 層，第二層使得第一層遺留的色偏問題得以解決。當然它的製造工藝比前兩種方式要複雜的多。
後來人們發現了比 DSTN 更簡單易行的方法 -- 在底層和頂層的外表面加上補償膜，來改善 STN 技術中所產生的特定波段光線的散射和反射現象，這就是補償膜超扭轉向列 Film-compensated STN（FSTN）。 FSTN 的顯示效果和 DSTN 相當，但價格和工藝難度大大降低，所以現在大多數被動式 LCD 都採用了 FSTN 技術。
FSTN 技術的 LCD顯示效果，人們又於 90 年代初期提出了雙掃描概念。所謂雙掃描，就是將面板水準對等地分為兩部分，頂端和底端相對應的部分同時掃描，這就大大提高了掃描的頻率。雙掃描解決了小電流、長時間使用的情況下常常產生的鬼影現象。和主動矩陣顯示相比顯著提高了對比度、畫質和回應時間，所以現在還廣為低價位的筆記型電腦所採用。

主動矩陣LCD及其弱勢
ZDNET China
2002/01/03

被動矩陣 LCD 的最大問題是難以快速地控制單獨的液晶單元，並以足夠大的電流保證來獲得好的對比度、足夠的灰階級和較快的回應時間，從而影響了動態影像的顯示效果。主動矩陣 LCD 通過單獨地控制每個單元，有效地解決了上面的問題。
與被動矩陣LCD 相似，主動矩陣 （ Active Matrix） LCD 的上下表層也縱橫有序排列著用銦錫氧化物做成的透明電極。所不同的是在每個單元中都加入了很小的電晶體，由電晶體來控制電流的開和關。電晶體電極是利用薄膜技術而做成的。電晶體利用了薄膜來形成半導體。薄膜電晶體 LCD （ TFT-LCD）也因此得名
電晶體可以迅速地控制每個單元，由於單元之間的電干擾很小，所以你可以使用大電流，而不會有鬼影和拖尾現象。更大的電流會提供更好的對比度、更銳利的和更明亮的圖像。
視角及反應速度
視角範圍受限、反映速度慢使得 LCD 在顯示快速移動圖像時與 CRT 相比產生一種先天的缺陷。
顯示色彩
LCD 技術是根據電壓的大小來改變亮度，但是只有主動矩陣 LCD可以單獨控制每個圖元。
耗電量
主動矩陣式 LCD 顯示器與 CRT 相比較小，需要很少的電量。事實上，它已經變成了可擕式設備的標準顯示器，從 PDA 到筆記型電腦均廣泛運用。

【玩家入門】LCD原理大剖析
視角及反應速度
ZDNET China
2002/01/03

在傳統的 CRT 顯示器或電視機中，圖像的顯示是通過發光物體 -- 磷來實現的，光線從這一層向各個方向發射，只是強弱稍有不同而已。因此，你可以從一個很大的可視角範圍來觀看螢幕，無論從哪個角度去觀察，顯示的亮度、色彩都和正視效果相近。

改變電流方向增加視角
LCD和其他大多數顯示技術，都需要強的背景光線穿過液晶層或者其他顯示層來形成圖像，從而完成圖像的傳遞過程。 LCD 的特性決定了它所需的背景光是定向的。舉一個形象的例子來說，就好比你手中握有一把吸管，它們的一端對準光源。如果你通過另一端直視吸管，你將會看到光源射出的光線。但是如果你稍微移開眼睛，從其他的方向去看的話，你就無法觀察到光線了。 LCD 技術正是如此。雖然液晶分子並不像吸管一樣是中空的，但是它們的有序排列阻止了光線向其他方向發射。
為了解決視角問題，製造商們也想出了許多方法。直接在顯示器外面附加一層漫射膜是辦法之一，漫射膜可以將特定傳播方向的光線散射向各個方向，從而增大可視角度。不過這種方法只能達到一定程度的改善。另一種做法是改變通過液晶的電流方向來增大可視角度。電流不再是從頂端流向底端，而是從側面方向流過。這就使得液晶分子在水準方向上有序排列，從而增大了傳遞光線的可視角度。這兩種技術通常用在水準可視角度的改善上。
第三種解決方案比較複雜，而且會使製造成本大大增加。主要方法是將每個液晶單元分割成大量微小的部分，事先將這些微小子單元以不同的方向傾斜，這就使得傳播光線在到達這些微小面板的時候向各個方向散射，從而增大可視角度。昂貴的成本限制了它的廣泛使用，僅在一些具有需要同時從遠處和近處觀察的桌上　型顯示器中才應用這種技術。

反應速度

LCD單元在控制信號到達與變化完成之間存在滯後現象，這使得 LCD 在顯示快速移動圖像時與 CRT 相比具有一種先天的缺陷。
CRT 的電子槍發射電子束到被激發的螢光粉發光之間幾乎是瞬間的。
這種時間滯後被稱「反應時間」，其單位通常是毫秒。被動矩陣顯示器回應時間很長，約有 150 毫秒或更多，所以不適於顯示諸如電影的移動畫面。
在主動矩陣顯示器中圖元響應時間隨設計的不同而異，主要受到幾個因素影響，包括用來驅動單元的電壓，單元的厚度和使用的液晶材料。標準的主動矩陣顯示器一般有 40 毫秒的回應時間，也就是說每秒能顯示 25 幀。平面內轉換增加了可視角度，但顯示會變慢，一般有 70 毫秒反應時間。顯示器更快一些，有 25 毫秒反應時間。

顯示色彩
ZDNET China
2002/01/03

LCD 顯示的一個重要的技術指標是顯示色彩。
CRT 顯示器所能表現出的色彩幾乎是無窮的，因為它是類比設備。只需改變紅綠藍三種類比信號的強度，你就可以得到不同的色彩。與 CRT 一樣， LCD 技術也是根據電壓的大小來改變亮度，但是只有主動矩陣 LCD 可以單獨控制每個圖元，被動矩陣 LCD 每次都要驅動整行或整列圖元，因此它的灰階表現能力很差。
每個 LCD 的子圖元顯示的顏色取決於色彩篩檢程式。由於液晶本身沒有顏色，所以用濾色片產生各種顏色，而不是子圖元，子圖元只能通過控制光線的通過強度來調節灰階，只有少數主動矩陣顯示採用類比信號控制，大多數則採用數位信號控制技術。大部分數位控制的 LCD 都採用了 8 位控制器，可以產生 256 級灰階。每個子圖元能夠表現 256 級，那麼你就能夠得到 256×3種色彩，每個圖元能夠表現 16,777,216 種成色。因為人的眼睛對亮度的感覺並不是線性變化的，人眼對低亮度的變化更加敏感，所以這種 24 位的色度並不1能完全達到理想要求。工程師們通過脈衝電壓調節的方法以使色彩變化看起來更加統一。
製造商還採用了兩種技術來提高主動矩陣顯示中每個液晶單元的灰階顯示數目。第一種是抖動方法。將四個毗連呈正方形的圖元作為一個單元，如果其中一個的灰階太低，那麼相鄰的圖元就會提高自身的亮度，從而顯示出一個比較適中的灰階，四個圖元最後會顯示出三個適中的最終灰階作為顯示結果。這種方法的最大缺點在於降低了顯示的解析度。
另一項技術是框架速率控制（FRC ）或者暫時的高頻振動。這種方法在顯示每屏圖像時多次刷新圖元。與高頻振動中將灰階的混合用空間來顯示不同，這種方法通過時間控制。如果顯示一幅畫面需要的時間分為很多幀，圖元就可以在幀的切換當中造成一種灰階的過渡態，四幀就可以造成三個過渡態。這種設計的優點是可以不降低圖像的解析度，被廣泛應用于現代的主動矩陣顯示器中。

耗電量
ZDNET China
2002/01/03

主動矩陣式 LCD 顯示器與 CRT 相比較小，需要很少的電量。事實上，它已經變成了可擕式設備的標準顯示器，從 PDA 到筆記型電腦均廣泛運用。但不管怎樣， LCD 技術還是可悲的效率低下：即使你將螢幕顯示白色，從背景光源中發射的光也只有不到 10% 穿過螢幕發出，其他的都被吸收。
筆記型電腦的低效迫使其設計者面臨一些艱難的選擇。如果你希望在戶外這樣強光環境下圖像更明亮，你就需要一個更亮的背景光源，這將需要更多的電力。如果你使用的電池容量一定，更亮的背景光源就會在較短的時間內耗盡電源。
設計者用更大的電池容量解決這個問題，但是對於目前的電池技術來說，就意味著設備重量的增加，對消費者的吸引力就會下降。這三者之間的三角平衡推動著顯示器、電池及節能技術的研究。
總而言之，背景光源所耗能量是 LCD 顯示器總耗電量的最大部分。更大的螢幕、更高的亮度和更高的解析度都將使筆記型電腦顯示器的耗電量大大增加。另一方面，技術進步通過降低系統電壓和提高孔徑比使更多的光能通過液晶單元，降低系統的電源需求。結果是，筆記型顯示器的總耗電量維持在 2 到 5 瓦之間。一根管子的背景光源大約需要 1.2 瓦，所以根據使用一隻或兩隻管子一個螢幕中共需要 1.2 或 2.4 瓦的能量。
PDA，如 Palm 和 Compaq iPAQ常使用反射顯示器。這意味著環境光射進顯示器中，穿過極化的液晶層，碰撞反射層，再反射出來顯示成圖像。據估計，在此過程中 84% 的光被吸收，所以只有六分之一的光起作用，雖然還有待改進，但已足以提供可視影像需要的對比度。單向反射和反射顯示器使得不同光照條件下耗費最少能源使用 LCD 顯示器成為可能。
LCD顯示器的關鍵因素之一是它的價格。如果比 CRT 更加便宜，它將會佔據幾乎全部的顯示器市場。但不幸的是，對於桌上電腦經常使用的15、17吋顯示器來說，相同顯示面積的 LCD 的造價幾乎是 CRT 的 3 到 5 倍。顯示面積越大，造價差距越大。為什麼LCD 造價如此之高？這取決於它們的製造方式。它的製造工藝異常複雜，維持高良率需要不斷努力。

傳統工藝流程
ZDNET China
2002/01/03

LCD 的面板最早使用非常薄的玻璃製造。大約只有 1.1-0.4毫米厚，由於玻璃生產中，設備不同會造成玻璃厚度不同。所以，顯示器只能在一套模具中製造。玻璃底層鍍有一層非晶矽，從而在每個圖元單元上可以製造半導體元件。經過一系列的平板照相、蝕刻、覆膜和沉積步驟，在每個圖元上都生成了開關電晶體、濾色器及其它部分。
在所有的元器件上沉積有一個透明陣列膜，在頂層上貼上另一個相似的透明的陣列膜。這些膜運用光化學工藝流程進行刻蝕或印刷，在每層膜上形成極小的刻槽。當液晶材料注入時，液晶分子就在這些槽中有序排列。在螢幕的兩面間噴灑小隔片，保證在每個圖元位置上有一到兩個隔片。這樣就可以分隔開玻璃層的上下面，為液晶材料提供一個存在的空間。接著，在每個顯示器的底層玻璃的邊沿塗上密封劑，同時在一邊上留下一個缺口。最頂層和底層焊接在一起，最後切割成型。先抽出夾層中的空氣，然後使用氮氣壓力將液晶材料從預先留下的缺口注入。密封缺口後經過檢測保證其品質。偏振片和其他膜層材料在測試合格後添加。最後的步驟是將電子線路和與電腦或其他設備的介面裝上，從而完成顯示器的功能配設。
LCD 技術中最引人矚目的是低溫多晶矽的使用。傳統工藝中使用非晶矽製造 LCD 單元元器件，相對來說製造成本較低，但是比半導體晶片製造所使用的單晶矽的電子活性較低。電子活性隨著矽結晶度的提高而增加，這樣電晶體就可以越來越小，而這又意味著更大的孔徑比 -- 更多光線將通過液晶顯示器單元 -- 所以顯示器耗電量更低，也就是說電池使用壽命將延長或整機重量降低。多晶矽用於小型 LCD 顯示器 -- 例如資料讀取設備中的面板 - 但它們都需要可抵抗高溫的特殊玻璃。覆蓋在底層的矽被加熱到一定溫度然後冷卻，從而產單晶矽。
近幾年，技術已經發展到了可以製造標準的玻璃底層和在室溫下製造晶體矽。使用鐳射掃描矽膜，可以使膜表面特定的極小區域產生高溫，冷卻後生成單晶矽。這種工藝比傳統的鍍膜更加昂貴，但是它帶來了一些其他的利益。除了孔徑比增加之外，多晶矽層的使用使得在面板的邊緣構造驅動電路成為可能。從而大部分與電路的接頭能夠無需接片（TAB）就能夠在底層很好的實現連接。這就意味著連接到面板上的接頭數目減少 95 ％以上，而且同時增加顯示的物理可靠性。
如上所述， LCD 面板的製造工藝非常複雜、所需設備非常昂貴，這些因素導致了顯示器價格相對較高。

Philips Fisio 820 機構分析報告
By Tekey he
Fisio820是PHILIPS首款內建GPRS技術的彩色螢幕手機，並且還內建了藍牙可在近距離（10米）內實現無綫傳輸質料。在外形設計上顯得簡潔明快，特別是這款顔色為火星紅的手機更顯青春活力。機身的正反面採用相同烤漆，中間殼體為銀色。下面我們主要針對這款手機的機構部分作探討。

1． 整機外觀：

這款手機的尺寸比較小（98mm╳47mm╳21mm）,重量也很輕（85g）。採用256色LCD（112╳112圖元）。參考價：2800 RMB
2． FRONT HOUSING:
REVEIVER

手機前蓋結構比較簡單，平均厚度為1mm，通過四個螺釘和兩個卡勾與後蓋連接固定。特別的是RECEIVER豎著放置，而不像一般機型的RECEIVER水準放置。可能是這款手機的結構特點決定的，因爲它的長度尺寸很短。
但箭頭所指地方的功用不太清楚，它是一塊金屬薄片，底部固定在FRONT HOUSING上，頂部彈片與PCB板接觸。

3． REAR HOUSING:

由圖片可清晰的看到REAR HOUSING的結構機特點。箭頭所指為電池卡勾，位置傾斜這便於與電池上的一個彈片相配合，使電池裝配較緊。
SIM卡裝配入口處有一傾斜角便於SIM卡滑入，SIM DOOR有三個圖點以壓緊SIM卡。
4． BATTERY:

BATTERY與BATTERY COVER做成一體，箭頭所指彈片與REAR HOUSING 上卡勾配合，使電池安裝可靠。據介紹這款手機的待機時間可達300小時，這是飛利浦手機一貫的優勢。

5． KEY PAD:

這款手機的KEY PAD最據特色，字鍵同時也作爲方向鍵（2、4、6、8）大大增加了可操作性。KEY PAD與 METAL DOME、PCB板成爲一體，箭頭所指10個PIN再通過導電橡膠（是否為導電橡膠還值得研究）與主PCB板上相對應的PIN相連接。

這一塊板安裝在KEY PAD 與PCB板之間。紅色箭頭所指就是上面提到的導電橡膠？。藍色箭頭所指為MIC,不過VIBRATER也與它集成在一起。

6． PCB:
TEST
PORT

BUZZER

LCD與金屬外框一體，顯得很結實。

7． ANT:
TEST
PORT
COVER
ANT

這是一款內置天綫的手機，遇上圖天綫為一塊薄銅片與塑膠殼熱融在一起，再通過彈片與PCB連接。
以上簡單就這款手機機構部分作了一下分析，由於水準有限還有很多不足，大家可以和我進一步探討並給與指正。這樣才能吸收到他人的設計精華，提高自己的水準。謝謝大家！