OLED大行其道的今天 为什么还有人说LCD永不为奴?
近几年开始,国内外手机大厂的旗舰机基本上均搭载的是 oled 屏幕,然而,手机界关于“lcd 永不为奴”的声音仍不绝于耳。
那么,在 oled 屏手机大行其道的今天,为什么“lcd 党”还在坚定地维护自己的信条?
lcd 与 oled 的发光原理
实际上,无论是 lcd 还是 oled,它们都是目前智能手机领域使用得最多的两种显示技术,包括 tft、ips、amoled、pmoled 等在内的屏幕均为基于这两种技术的“增强版”。
lcd(liquid crystal display)即液晶显示技术,其历史可回溯到 20 多年前,广泛应用在电视机、电脑、智能手机等电子设备上。
lcd 屏幕的构造就像是在两片“玻璃”中间夹了个液晶层,下基板放置了薄膜晶体管,上基板还有彩色滤光层,中间的液晶层在电压的作用下会产生不同的光特性,最后投射的时候又经过彩色滤光层产生不同的颜色。
oled(organic light-emitting diode)全称是有机发光二级管,它被公认为 lcd 的继任者,它也被外界认为是下一代智能手机显示屏的最佳方案。
与 lcd 不同,oled 的每个像素点自身都能独立发光,我们可以把它的每一个子像素点看作是一颗 led 灯,由红绿蓝三个子像素组成一个像素,这些像素组成的阵列就是 oled 面板了。
简单的来理解,lcd 的光源层和显示层分离,oled 显示层和光源层合二为一。同时,lcd 的光源是固定的,不能实现单独发光。
oled 的结构为其带来了许多红利性的特质,包括但不限于:
oled 的显示效率比需要对光进行多级“过滤”的 lcd 更高;
oled 不再需要背光源,屏幕可以做得更薄;
通过配合不同的基板材质,oled 还实现弯曲甚至折叠显示效果。
oled 的烧屏与频闪问题
按理来说,针对未来手机市场的发展趋势,oled 拥有无限的潜力。但与 lcd 相比,它也有广遭诟病的缺点,包括烧屏和频闪问题。
通过上文我们已经知道,oled 的每个像素会自行发光,而亮度的控制由电流驱动,控制发光材料形成不同的颜色,即 dc 调光。
不过,由于不同颜色像素点的材质不同,其发光的寿命会受到一定影响;加之三色子像素的波长有差异,它们对电流也存在着不同的要求,例如蓝色就需要更高的电流通过。因此,在屏幕损耗过大或在低亮度的情况下,想要控制每个子像素的亮度配比十分困难,这时,oled 屏幕可能会发红,或者是在显示内容时出现“残影”,也就是大家常说的“烧屏”。
为了解决这一技术难题,厂商们想出了新的办法——使用 pwm 调光来代替之前的 dc 调光。这种方法的具体操作是让屏幕不断进行闪烁,在达到一定的频率之后,会给人眼一种暂留的视觉效果,让屏幕看起来“常亮”。如果需要降低亮度,只需要加大闪烁之间的时间间隔即可。
就这样,pwm 调光导致了频闪现象的出现,并且遭到了“lcd 党”的口诛笔伐。
雷锋网(公众号:雷锋网)注:上图白色区域为高风险,黄色区域为低风险,绿色区域为无风险
根据《ieee std 1789-2015 标准》(雷锋网按:ieee 为美国电气和电子工程师协会),低健康风险的频闪范围应该在 1250hz 以上;国内也有相关检测机构针对该标准进行了测试,若光输出频率大于 3125hz,则认为无频闪,进入豁免安全区。
尽管上述报告并不是针对手机显示屏,而是针对照明灯,但它也显示出一个规律:频率越高,对健康造成的风险就越低。
我们在此列举两组使用 lcd 和 oled 的手机频闪频率:
iphone xr (lcd 屏幕)频闪的频率超过 9000 hz;iphone xs max(oled 屏幕)在低亮度情况下频闪频率则只有 240hz。
华为 mate 20(lcd 屏幕)频率接近 15000hz;华为 mate20 pro(oled 屏幕)频闪频率为 245hz。
尽管人们的肉眼不太容易察觉到屏幕闪烁的变化,而且目前医学以及电气方面也没有对“低频伤眼”盖棺定论,但网络上出现了几乎一边倒的观点:oled 的频闪现象会导致人眼疲劳,甚至是干涩疼痛。
lcd 走下神坛
相比起 oled 来说,lcd 屏发展历史悠久,制作工艺成熟,因此成本更低。由于其使用背板发光,所以使用寿命相较 oled 屏更长,且调光过程自然柔和,不伤眼。
lcd 屏幕在智能手机方面的“崛起”要归结于夏普 2014 年推出的首款“全面屏”设计手机 aquos crystal——这款手机搭载了 5 英寸 lcd 显示屏,分辨率为 1280x720,屏占比高达 78.5%。可以这么说,aquos crystal 是全面屏手机的开山之作,它也在很大程度上奠定了 lcd 屏在手机方面发展的基础。
在 2017 年苹果发布搭载 oled 屏幕的 iphone x 系列手机之前,lcd 绝对称得上是市场上的主流。到了 2019 年,市面上很难见到一款搭载 lcd 的真旗舰——这与市场需求不无关系。
近年来,屏下指纹技术开始作为智能手机的一大卖点出现,然而,该技术主要基于光学和超声波解锁,但 lcd 面板恰恰具有用于阻挡光线和超声波的背光单元,因此也就不具备屏下指纹解锁功能。
此外,lcd 屏需要一系列的背光模组,这会增加其面板厚度,略显机身厚重,在形状上也比较固定不可易形。这一特征又与如今智能手机“极限轻薄”“折叠屏”“曲面屏”“真全面屏”等大卖点相悖。因此,在不少人的眼里,lcd 屏就被贴上了“低端过时”等标签。
不过,在 2019 年年中,京东方、汇顶科技等企业已经宣布攻克 lcd 屏下指纹技术难关,并将在不久后实现量产,困扰 lcd 多年的屏下指纹难题终被解决。
当然,作为一个新技术, oled 还有许多问题需要解决。但在短短的几年里,oled 屏在手机领域的发展速度惊人,其中,三星的 amoled(oled 的一种)屏幕已经完成了对传统 lcd 屏幕的追赶和反超。
雷锋网小结
总而言之,无论是 lcd 还是 oled,两者都各有优劣。选择 oled,能够获得更加鲜艳的色彩效果,更薄的屏幕效果、更快的相应速度;选择 lcd,可以避免烧屏和频闪现象,获得更加自然更加清晰的画面效果。
即便是 oled 似乎更加符合目前主流手机市场的“口味”,但 lcd 也在积极求变。市场上存在两种各自拥有独特定位的技术,未尝不是件好事。