在了解手机屏幕之前先了解一下显示器的原理:
目前最普及的商用显示器从技术原理上分成两大类,分别是液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)和有机发光半导体OLED(Organic Light-emitting Diode)。
目前这两类显示器的显示原理都是基于通过三基色组合成像素点的光学原理,像素点非常微小,并且非常密集,人眼视距在正常的范围是看不到像素点的。
虽然原理是一样的,但是LCD和OLED组成最小发光单元的原理却有着本质上的不同。
LCD
LCD液晶显示器面板是很多层的结构,LCD面板的发光原理是通过在显示面板最下方的一层背光面板发射白光,光线透过显示面板的多层结构,照亮整个显示面板来实现发光。每一个物理像素点pixel,由RGB三个颜色的子像素组成,每一个子像素都是一个可以被单独控制的透光单元,子像素本身是不带颜色的,而是透过背光板发出来的白光,通过最外层RGB三种颜色的涂层,被白光照亮而显示出来颜色,在这个过程中,通过三个基色的子像素,分别控制进光量,实现三基色不同亮度的组合,加上距离足够远的话,人眼是无法分辨出三个不同颜色的子像素,就能组合出特定颜色的像素点。
用一个像素点来说明,如果一个像素的三个子像素只透过红光,那这个像素就显示红色,如果三个子像素中红黄蓝都达到最大亮度,那这个像素点就显示白光,如果三个子像素只透过红光和绿光,那这个像素就显示黄色,如果把所有的光都屏蔽掉,显示的就是黑色了。
那么子像素是怎么屏蔽掉白色背光的呢?这就是LCD液晶显示屏的一个特点,那就是利用到了两层偏振膜,偏振膜的作用是过滤掉多角度摄入的杂光,只保留某一个角度摄入的光线。光从背光板发出,只有某个特定偏振角度的光通过去到达第二层偏振膜的时候,因为偏振角度跟第一层垂直,光就无法穿透了,黑色就是通过这种方式显示的,每一个子像素都是通过这种利用光的偏振原理,实现单独控制进光量大小来调节亮度,最终显示彩色和黑白。
偏振片
但是一块LCD屏幕上像素点少则几百几千万多则上亿,每一个像素点包含三基色的三个子像素,那么怎么样才能旋转这么大数量的偏振膜来单独控制每一个子像素的进光量呢?
那就是在两层偏振膜之间有一层特殊的材料,液晶,在电场作用下,液晶分子会发生排列上的变化,从而影响入射光束透过液晶产生强度上的变化,这种光强度的变化,进一步通过偏光片的作用表现为明暗的变化。据此,通过对液晶电场的控制可以实现光线的明暗变化,从而达到信息显示的目的。这样每一个子像素都有单独控制电压的逻辑电路,这就解决了几百上千万级别的子像素透光控制的问题。
原理大概了解了,接下来就该了解一下 LCD 屏的优缺点了。
优点:
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从价格上来说,由于 LCD 的技术和产业都很成熟,所以价格相对低廉。
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从技术上来说,液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面,所以它的体积相对较小,画面比较柔和不伤眼。
缺点:
- 因为在过虑光的时候,不可能100%的过滤掉,所以不能显示绝对的黑色,黑色看起来会有一些发灰色。
- 亮度和对比度不是很好。
OLED
OLED的原文是Organic Light Emitting Diode,中文意思就是“有机发光显示技术”。其原理是在两电极之间夹上有机发光层,当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光,其组件结构比目前流行的LCD简单,它不需要背光板,可以自身发光,这样可以省掉灯管的重量体积及耗电量),所以可以做的更薄。
由于它的自发光属性,所以在显示黑色时就不用过滤光了,只要不发光就可以了,所以它可以显示真正的黑色,也正是因为这一特点,OLED 的屏幕会更加省电,尤其是在黑夜模式下。因为它能显示真正的黑色,显示高亮的区域又是自发光,那么就使得这个显示的对比度远远高于LCD的对比度。
另外一点,OLED可以做成柔性屏,在可穿戴设备上, OLED基本上是目前最好的解决方案。
以上这些都是 OLED 的一优点,当然它也是有缺点的。
由于制作原料的因素,对制作的环境要求较高,所以成本也是比较高的,所以目前 OLED 屏主要还是应用于小屏上。
另一个缺点就是烧屏现象,所谓烧屏就是说屏幕如果长时间显示某个静止的图像画面的话,会留下残影,而这个残影是永久的,无法消除的。OLED 烧屏现象,本质上是 OLED 显示屏不同部分老化不同步。在大多数情况下,这都不会是个问题,因为你通常会看不同的内容,平均而言,所有像素的“磨损”是相同的。但是,如果你只盯着同一内容看,会造成OLED显示屏的不同部分磨损程度不同,即“烧屏”。为了避免这个现象,你可以经常换换屏幕壁纸,控制一下屏幕的亮度就可以了。