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科普 | OLED 屏大行其道的今天,为什么还有人说 “LCD 永不为奴”?

本文作者:伍文靓 2020-03-05 10:18
导语: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。

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”。

科普 | OLED 屏大行其道的今天,为什么还有人说 “LCD 永不为奴”?

雷锋网注:上图为 LCD 与 OLED 屏幕的种类

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。

科普 | OLED 屏大行其道的今天,为什么还有人说 “LCD 永不为奴”?

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(公众号: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。

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