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    LCD还是OLED?——解析LCD与OLED的优劣

    作者:ZongYu时间:2022-12-30来源:EEPW收藏

    各位读者在选购手机的时候最关注什么呢?是处理器?是系统?还是影像体验?对于现代生活必不可少的手机来说,笔者认为其最值得关注的是它的屏幕,屏幕是手机与我们直接交互的窗口,我们使用手机的时候基本上就是与它的屏幕打交道。那么目前市场上的屏幕都有什么区别和类型呢?目前,市场上的主流屏幕材质分为两大类:Liquid Crystal Display,液晶显示屏)和Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管屏)。那么这两种屏幕具体有什么区别和它们的实现原理是什么呢?它们各自的优缺点又是什么呢?本文就给各位读者简单介绍一下。

    本文引用地址:http://www.rethinkthailand.com/article/202212/442247.htm

    首先,要明白屏幕的工作原理,首先需要清楚像素点这个概念,一块屏幕是由成千上万个像素点组成,像素点是组成屏幕的唯一子元素,而且像素点的形状是一个正方形。像素点由红、绿、蓝(RGB)三个部分组成,将正方形平均分成三个部分,每个部分一样大,只是每个部分颜色不同而已。这三种颜色就被我们成为三基色,通过调配这三种颜色的不同比例,理论上我们就能得到这世间所有的颜色,呈现出成千上万的画面。

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    的子像素

    对于来说,它的显示原理十分类似于我们生活中常见的百叶窗。一块普通的LCD屏幕,其结构可以大致简化为7层结构,从底层向上分别为:背光层、垂直偏光片,正极电路、液晶层、负极电路、水平偏光片和彩色滤光片。这之中,背光层就是LCD发光的基础,它负责输出一个稳定的白光,而液晶层由正负极电路控制,正极电路和负极电路产生电压,液晶层里面的液晶分子就发生偏转,由偏转角度控制穿过光线的多少。这就和窗户上的百叶窗的叶片通过翻转来控制阳光的入射量十分相似。透过光线越多,红、绿、蓝的颜色值就越大,透过的光线越少,红、绿、蓝的颜色值就越小。我们上面讲过,可以通过调整红、绿、蓝三基色的颜色值,进而控制最终像素点呈现的颜色。这就是LCD屏幕的发光原理,通过控制液晶分子的偏转,来控制子像素呈现的颜色,每个子像素各司其职,最终呈现出一幅色彩斑斓的画面。

    至于这种设计会有什么缺点,相信各位读者已经多少发现了一些问题,笔者会在后文中,对比LCD优缺点时详细为各位说明。下面我们继续来看看的发光原理。

    对于OLED来说,其发光原理就相对容易了许多,OLED全称是有机自发光二极管(Organic Light Emitting Diode),顾名思义,OLED的像素点不需要背光结构来发光,而是它每个子像素都有自己发光,所以我们通过给每个二极管施加不同的电压,就可以控制子像素红绿蓝的颜色配比,以此控制每个像素点的颜色。这样做的优势显而易见,第一是:没有液晶层和背光层,屏幕的厚度可以做到非常薄和软,并且,由于不像LCD屏幕那样光线要通过层层过滤,因此亮度也更容易比LCD屏幕高。第二是,由于LCD因为有背光层,所以打开时整个屏幕一起亮,关闭时整个屏幕一起关,而OLED没有背光层,每个像素点都是独立控制的,所以她不像LCD那样,打开时整个屏幕一起亮,关闭时整个屏幕一起关,它可以有选择性亮起部分像素点,其余像素点可以不通电,也就不耗电。特别是自从全面屏的时代来临,由于OLED柔软的特性,可以将一部分屏幕控制电路弯折到主板下方,从而在全面屏上实现超窄下巴;再有近期各大厂商全面布局折叠屏,OLED作为唯一一种成熟的柔性屏幕材料就成了折叠屏唯一的材料选择,加之其他优秀的特性,使得OLED屏幕开始全面替换LCD屏幕。

    图片2.png 

    大致了解了LCDOLED的显示原理,下面就让我们来对详细比一下LCDOLED的优缺点。我们先来说一下OLED的优点:

    第一,在显示亮度上。LCD由于背光要通过层层过滤,因此屏幕最高亮度普遍不高,而oled由于自发光的特性,结构简单不需要层层滤光,因此其亮度更容易做到很高。

    第二,OLED可以显示纯黑色,LCD无法显示纯黑色。上面讲过,LCD显示不同的颜色,是通过控制百叶窗(液晶分子)的偏转来控制三基色的颜色配比,那怎么显示黑色的呢?就是将百叶窗(液晶分子)全部闭合,但是这里有一个致命的问题:LCD的液晶分子无法做到百分百闭合,会有少许光线从缝隙中射出。所以你看到的黑色,其实是接近黑色的深灰色,并不是真正意义上的纯黑色。在一些品质不高的LCD中,甚至在显示纯黑画面时,接缝处会出现明显的光晕,这个现象就是大家常说的漏光。但是对于OLED来说,就没有这个问题了,如果我们想要显示黑色,就可以直接断掉像素点的供电,这样像素点不发光,就可以显示纯黑色了。因此大家会发现,一般采用OLED的屏幕,其屏幕对比度(屏幕能显示的最黑和最亮的比)一般都极其夸张,就是因为OLED的黑色部分可以无限接近0

    图片3.png 

    第三,OLED更加省电,可以有AODAlways on display)常亮显示功能。因为LCD只能控制背光层全亮或者全灭,这就导致LCD屏幕只要开屏就整个背光层全跟着亮起,不论显示什么都一直在耗电。而上文反复提及,OLED可以单独控制每一个像素的开关,除了一直显示白色画面时耗电比LCD高,其它情况下像素点都可以变暗或直接关闭,这样基本上OLED的续航要比LCD好很多。并且,这种特性还给OLED带来了AOD功能,手机在锁屏的时候,可以单独点亮部分像素点,比如在手机锁屏时显示的时间、通知等重要信息,在耗电很少的情况下,让用户快速获知手机的状态。

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    Always on display

    第四,OLED的屏幕响应快,LCD屏幕响应时间相对慢。当手机显示动画时,每个像素点都在快速的切换颜色,像素点切换颜色是需要一定时间的,这个时间就是屏幕响应时间。LCD是通过液晶分子的偏转来控制,但是偏偏液晶分子的偏转速度和温度的关系很大,温度越低,液晶分子的偏转时间就越长,因此,LCD在低温下会出现非常明显的拖影现象。而OLED屏幕没有液晶层,自然不受到LCD的限制,所以几乎没有拖影。

    这么OLED的特性如此优异,那对比LCDOLED的缺点是什么呢?

    第一,OLED最大的缺点,也是现在网络上一直对OLED口诛笔伐的第一点就是,对比与LCDOLED更加伤眼。目前主流的调光方式(调节屏幕明暗)有两种,一种是DC调光,另一种是PWM调光。LCD屏幕就是采用DC调光,DC调光的原理很容易理解,就是直接控制电压来改变灯的亮度,电压高灯就亮,电压低灯就暗,DC调光由于光源全程处于开启,自然没有频闪伤眼。而OLED屏幕普遍采用PWM调光,所谓PWM就是采用亮灭交替来控制亮度,也就是一段时间亮,一段时间灭,当频率很高时,肉眼看上去一直亮着。想要改变亮度的话,只要调整开关时间的比值就可以了。假设一个灯一秒钟开关十次,每次就是零点一秒,假设每次60%的时间开灯,40%的时间关灯,也就是0.06秒开灯,0.04秒关灯。如此循环往复,那这个灯的亮度就是60%,其它亮度同理。这种调光方式在高亮度下对人眼的刺激并不明显,而在低亮度下,由于关灯时间变长,频闪的波动深度变高,虽然在视觉上看不出屏幕闪烁,但是这种闪烁还是会对一些敏感人群的视觉产生影响,时间一长就会导致一部分人群头昏眼花。那么为什么OLED屏幕不和LCD一样采用DC调光呢?这是因为OLED屏幕如果使用DC调光,在亮度过低的时候,电压过低,屏幕就会出现和抹布一样不均匀的效果,所以OLED屏幕不能用DC调光,只能用PWM调光。目前,也已经有不少国内外屏幕生产商,开始着手解决OLED这个问题,推出了各种高频PWM(一般在1920hz以上)调光的OLED屏幕,IEEE的研究表明,当闪烁频率超过1250Hz时,对人眼造成的影响就大大减少。因此,高频PWM即拥有优于DC调光低亮度显示效果不佳的优势,又克服了低频PWM调光易导致视觉疲劳的问题,堪称OLED屏幕最佳实力拍档。但是综合来看,对于眼睛的伤害,低频pwm>高频pwmdc调光>少在低亮度下玩手机。

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    PWM调光的频闪

    第二,LCD的屏幕寿命长,OLED寿命相对短。由于LCD的背光层是一整块发光板,要亮就整个屏幕一起亮,要暗就整个屏幕一起暗,同样要老化就整个屏幕一起老化。而OLED是自发光的,所以她需要控制电子的移动,这样时间久了,就会导致部分像素点的发光层老化速度更严重,看上去就好像屏幕被烧了一块,这种现象被称之为烧屏,不仅如此,由于OLED名为有机发光二极管,其主要材料为有机物(多为铟锡氧化物)因此,相对于无机物而言非常容易老化,特别是OLED的三基色中,蓝光衰减得更快,寿命最短,因此蓝色像素最先出现亮度衰减。传统LCD屏幕的使用寿命在4万到6万个小时之间,而OLED屏幕寿命在3万个小时左右。

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    OLED的烧屏现象

    第二,在低分辨率下(1080P及以下),OLED的清晰度不如LCDLCD是完整的RGB像素排列,所以像素保留度最高;而OLED运用的是RGB Delta。它们在显示内容的时候由于没有完整的子像素,会从隔壁像素借一台来用,这也就是OLED屏幕颜色显示断层与文字边缘发虚的原因。所以相同分辨率下屏幕的ppi(单位像素密度) LCD大于OLED,因此互联网上也流传着“无2K,不A屏(OLED)”的说法。

      最后总结一下,其实两种材质的屏幕都存在各自的优缺点,虽然不能直接用好与坏衡量,但可以肯定的是,由于目前智能手机的全面倒向全面屏化,加之折叠屏被各大厂商普遍看好的趋势之下,以及屏下指纹的普及,OLED的缺点逐渐显得微不足道,至少是在智能手机领域,OLED一定会逐渐取代LCD,并且在未来逐步被更新的屏幕技术所取代,比如mini-led




    关键词: LCD OLED

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