一起来看看lcd和oled屏幕的实现原理
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本文来自微信公众号:中兴文档
在选购手机的原理时候,你最关注手机的实现什么参数呢?
屏幕大小、屏幕样式、原理还是实现摄像头分辨率?。。原理。实现。原理。实现。
不知道有没有同学关注到手机屏幕的材质呢?
我们用手机玩游戏,刷视频,看直播。。。。。。 亲密接触的都是手机屏幕。
而手机屏幕的材质,直接影响着我们手机使用的整体感受。
那市场上都有什么类型的手机屏幕材质呢?
目前,市场上的主流屏幕材质分为两大类:
lcd(liquid crystal display,液晶显示)屏
oled(organic light-emitting diode,有机发光二极管)屏
那这两种材质的区别是什么呢?我们选购时应该选哪一种呢?
一起来看看 lcd 和 oled 屏幕的实现原理吧。
我们都知道屏幕都是由成千上万的像素点组成的,而每个像素点又是由红绿蓝三个子像素组成的。在 lcd 和 oled 屏幕上看到的各种颜色,都是通过调整红绿蓝三个子像素的明暗程度,从而混合出变化万千的颜色。
目前的 lcd 和 oled 屏幕,每个子像素至少都有 256 级的亮度,也就是说,这 3 个子像素可以混合出一千六百多万种颜色来。
那 lcd 和 oled 各自是怎样实现的呢?
lcd 屏
lcd 屏幕的正常工作离不开背光层(发出白光)和液晶层(调节光线亮度)。
为更好的理解 lcd 屏幕的工作原理,我们先看一下 lcd 屏幕的结构,如下图所示。
其中,背光层包括反光板、导光板、led 灯、扩散膜、棱镜膜。
反光板:类似于拍照时的反光板,将光反射回去,提高屏幕亮度。
导光板:把 led 灯发出的线光源转换成面光源,使得屏幕亮度均匀。
扩散膜:类似于拍照时的柔光灯,对光线进行扩散,使光线变得更柔和。
棱镜膜:过滤掉不符合角度的光线,让光线角度更规范。
液晶层及其他各层材料也都在 lcd 的显示中起着不可或缺的作用。
底部(垂直)偏光片:只允许垂直方向的光通过,其余的光被过滤掉。
tft(thin film transistor,薄膜场效应晶体管):调节每个子像素(红绿蓝)的电压,以调整液晶分子的扭曲程度,从而控制子像素的亮度。
配向膜:用于夹住液晶。
液晶层:就像是一个调节阀门一样,控制出光的量和方向。
公共电极:用于向液晶层施加电压,维持整个像素的电压。
彩色滤光膜:由红、绿、蓝组成,让 lcd 屏幕可以显出各种各样的颜色。
顶部(水平)偏光片:只允许水平方向的光通过,其余的光被过滤掉。
通过以下动图可以看到,lcd 屏幕的具体实现过程。
1。 当我们点亮屏幕的时候,led 开始发出白光,经过导光板,将线光源转换成面光源,使光线变得均匀,照亮整个屏幕(同时,左侧的反光板会将光反射回去,提高整体亮度)。
2。 光线经过扩散膜,让光进行扩散,面积变大,让光线更柔和。
3。 光线经过棱镜膜,只有符合角度的光线才会射出,确保光线在往正确的方向走。
4。 光线经过底部垂直偏光片,只让垂直方向的光经过,过滤掉其他方向的光。
5。 tft 根据颜色显示需要,控制各个子像素的电压大小,电压大小影响液晶分子的扭曲程度,从而对透过液晶层光线的亮度和方向进行控制。
6。 透过液晶层的子像素光线经过彩色滤光膜,再通过顶部的水平偏光片,则在屏幕上看到了需要的颜色。
oled 屏
oled 屏采用了有机自发光材料,不需要 lcd 屏那样的背光层,也不需要控制出光量的液晶层,只要给它通电,有机自发光层就能发光,屏幕就能亮,所以 oled 就像一个有着无数个小的彩色灯泡(一个子像素点类似于一个小灯泡)组合的屏幕,每个小灯泡都可以被独立控制。
oled 屏幕的结构如下图所示。
组成 oled 屏幕的各层材料的作用:
塑料基板:用于支撑承载 oled 屏幕。
电极:用于为发光层施加电压。
发光层:每一个子像素的发光层都类似一个小灯泡,可根据需要发出屏幕所需的光。
相对于 lcd,oled 屏幕的结构少去了很多器件,显得简洁很多。因此,oled 像素点工作原理也变得简单。
1。 在电极两端施加电压,电子就会在发光层结合,红绿蓝各子像素发出光。
2。 红绿蓝子像素的光进行混合后,则在屏幕上得到了各种所需的颜色。
lcd 屏和 oled 屏的优劣势
对比 lcd 屏和 oled 屏的实现方式,我们可以看出两者最核心的区别是:oled 屏幕没有背光层和液晶层,所有的像素自发光,而 lcd 屏幕需要背光层的照射才能发光。
正因为 oled 比 lcd 少了背光层和液晶层,使得 oled 相对 lcd 具有以下优势:
屏幕厚度:oled 可做得比 lcd 屏幕更加轻薄,有利于对手机整体厚度的控制,而更薄的 oled 屏幕就允许加入更多的元器件来提升其他性能。
可弯曲度:由于 lcd 背光层和液晶层的存在,导致偏厚的 lcd 屏幕无法大幅度弯曲,而轻薄的 oled 屏则可随意大幅度弯曲,在手机尺寸限制下,可通过曲面屏、折叠屏等实现更大屏幕的显示效果。
色彩:由于 lcd 的液晶层无法完全闭合,所以当 lcd 显示黑色的时候,仍会有部分光穿过滤光片,因此 lcd 的黑色实际上是白色和黑色混合的灰色,就像一个白色手电筒射过一个黑色的薄膜,穿过薄膜的光不会变成纯黑的光,而是亮度大幅度递减的灰色。而 oled 显示黑色的时候,可以直接关闭黑色区域的像素点,可达到纯黑的效果。
而对比度是指白色与黑色的比值,对比度越高,画面颜色越浓厚鲜艳。由于 lcd 的黑色不是纯黑,所以对比度很难做高。而 oled 可做到纯黑,即黑色几乎为 0,那么理论上对比度可达到无限。因此 oled 显示就像油画,色彩纯而细腻,lcd 显示就像水彩笔画,色彩朦胧而淡雅。
耗电程度:oled 的每个像素点(小灯泡)独立工作,需要显示的就亮,不需要显示的就灭,而 lcd 无论显示什么颜色都是背光全开,因此 oled 比 lcd 省电。
当然,oled 也并非十全十美,相对于 lcd,oled 也存在以下缺陷:
屏幕寿命相对短:lcd 屏幕采用的是无机材料,oled 屏幕采用的是有机材料,而无机材料的老化速度比有机材料的老化速度慢很多,因此 oled 屏幕使用寿命是比 lcd 屏幕短的。
烧屏:oled 屏幕每个像素点是自发光,而 lcd 是整块屏幕亮,因此 oled 屏幕每个像素点的工作时间不一样,可能产生屏幕像素点老化不均匀导致烧屏的现象。烧屏是指屏幕上出现残影的现象。但是烧屏需要一个非常长的过程才会出现,一般情况下,只要日常使用时控制手机亮度不要过高,且手机屏幕不长时间显示一个画面,oled 屏幕同样使用几年是没有问题的。
屏闪:屏幕需要进行亮度控制。对于大多数 lcd 屏幕,直接调整背光层的电压就能控制亮度了(dc(direct current)调光),而 oled 屏幕不能通过调整电压控制亮度,需要不断的开关屏幕来控制亮度(pwm(pulse width modulation)调光),即屏幕亮度出现闪烁,可能会使眼睛感觉不适。但当开关的频率足够高时,肉眼也无法感受到屏幕的开关动作了。
我们看到,lcd 和 oled 各有优劣,不宜直接宣称谁就一定更好,因此当前市场上的手机也是两种屏幕都大量存在。
这里,我们综合选购手机的性价比等各种因素,对 lcd 和 oled 屏幕做个简单对比。
lcd 屏和 oled 屏的分类
关注过手机屏幕材质的同学,一定有注意到,除了 lcd、oled,还常见到 tft、 ips、slcd、amoled 等一些字母组合,它们并非代表不同的屏幕材质,而是 lcd 和 oled 的不同显示技术。通常情况下,常见的 lcd 显示技术有:tft、ips、slcd。常见的 oled 显示技术有:amoled、super amoled。
为对不同显示技术进行区分,我们简要介绍各显示技术的实现方式和效果。
lcd 常见显示技术
tft(thin film transistor,薄膜场效应晶体管):为每个像素都设有一个半导体开关,每个像素都可以通过点脉冲直接控制,因此每个像素都相对独立,并可以连续控制,不仅提高了显示屏的反应速度,同时可以精确控制显示色阶,所以 tft 液晶的色彩真实、亮度好、层次感强、颜色鲜艳,但也比较耗电。
ips(in-plane switching,平面转换),也称为“super tft”,显示效果通透、亮丽,可视角大,可以达到接近 180° 的可视角度,且触摸无水纹、环保省电。
slcd(splice liquid crystal display,拼接专用液晶屏)是一个完整的拼接显示单元,是 lcd 的一个高级进阶版本,特点是色彩更暖,还原真实,更自然,适合人眼观看,使用寿命长。
oled 常见显示技术
amoled(active matrix oled,主动式 oled)使用的是主动式发光的技术,即屏幕上的每一个像素既能完成显示色彩的功能,还具有自发光的特性。这样在任何一种背景下并不是屏幕上所有的像素都在发光,纯黑地方像素既没有显示也没有发光,这在很大的程度上节省了电量,也对手机屏幕进行了很好的保护。amoled 的自发光技术使得屏幕色彩更丰富、屏幕显示更亮,即使在白天户外也可以清晰的看到屏幕显示内容。同时,更薄的 amoled 具有更快的反应速度、更广的视觉、更高的对比度。
super amoled:与 amoled 相比,super amoled 取消了玻璃覆盖层,使得面板比 amoled 更薄。因为少了一层阻隔,屏幕触控也更灵敏,显色也更亮丽了。同时,super amoled 在可视角度、显示细腻度和色彩鲜艳饱和度方面都有不错的表现。
关于常见手机屏幕材质的内容,小编今天就介绍到这里了,相信你也对自己手机屏幕有了一定了解,在选购手机时也有了一些的参数指导。
当然,除了文中提到的材质,市场上还有 asv、nova、tn 等其他材质应用在不同厂商的手机中,今天就不一一介绍了。