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手機(jī)屏幕最新技術(shù)及液晶顯示原理勘誤

發(fā)布時間:2012-09-11 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯:Cynthiali

導(dǎo)言:很多人對手機(jī)屏幕液晶顯示的基本原理和概念不清楚,常常犯一些漏洞百出的錯誤,甚至以為目前手機(jī)屏幕除了LCD和OLED,還有很多種。本文糾正大家常犯的錯誤,整理了通俗易懂版液晶顯示原理。讀了本文,你會重新了解手機(jī)屏幕。

首先糾正一些大家常犯的錯誤

1、Retina Display不是技術(shù),只是蘋果使用的名稱,用來宣傳其屏幕的高PPI,其實(shí)高PPI不是新技術(shù),早在蘋果的iphone4發(fā)布的數(shù)年前,夏普 904sh的PPI就超過了iphone4,只是夏普沒有蘋果那么會宣傳,投影機(jī)上用的液晶屏幕更是很早就有這個PPI。

2、CBD嚴(yán)格來說不是顯示技術(shù),它是在通過兩層偏振片,巧妙的把入射的陽光偏向出去,達(dá)到屏幕不反光的目的。

3、IPS硬屏和分子結(jié)構(gòu)無關(guān),而是因?yàn)椴Aг诒砻妗PS也是有偏色的,偏色的角度不在側(cè)面,而在斜向45度。需要補(bǔ)償膜來彌補(bǔ)。

4、沒有super TFT的概念,所謂IPS被叫做super TFT是扯淡,TFT是指的液晶面板的驅(qū)動方式,目前所有的手機(jī)屏幕都是TFT范疇的,包括LCD和OLED。兩者差別一個是電壓,一個是電流,但都是 TFT,目前沒有不是TFT的手機(jī)屏幕。

5、陽光下的表現(xiàn)和什么屏幕類型無關(guān),陽光下的表現(xiàn)取決于三個方面,(1)屏幕本身的亮度(2)屏幕本身的反光(3)環(huán)境亮度。半反射屏幕是利用了環(huán)境亮度,環(huán)境越亮屏幕本身亮度也越高。其他都要靠屏幕自己的亮度,OLED和LCD沒有區(qū)別,諾基亞的CBD技術(shù)是針對屏幕反光的,通過兩層偏振把反光導(dǎo)向觀看者看不到的角度,從而達(dá)到陽光下的優(yōu)秀表現(xiàn)。

6、OLED色彩的問題,色域和發(fā)色數(shù)完全是不同的概念,發(fā)色數(shù)決定色彩過渡,色域決定顯示多少真實(shí)世界的色彩,對比度決定色彩的鮮明程度,OLED偏色不是自己的問題,而是圖片針對的是低檔窄色域的顯示設(shè)備優(yōu)化,OLED太過優(yōu)秀,反而沒有針對它優(yōu)化的圖片,色彩管理如果沒有一個轉(zhuǎn)換,針對低檔窄色域顯示設(shè)備優(yōu)化過的圖片反而會偏色。

一、液晶顯示的原理

液晶顯示屏幕的構(gòu)成包括:

一個背光光源,以前是日光燈管一類的東西,現(xiàn)在大多是LED光源了,也就是發(fā)光二極管,簡單點(diǎn)理解,就是通電能亮的燈管就成。這個后面慢慢說。

一個導(dǎo)光板,燈管光是一條,不是一個面啊,所以要個板子把光線均勻分布成一個面??梢韵胂蟪梢粋€發(fā)光的墻

然后是液晶層,液晶有個特點(diǎn),通電情況下,它會動,它一動就把后面的光給擋住了,這樣就有明有暗,一個個點(diǎn)陣湊起來,就能顯示圖像或者文字了。類似運(yùn)動會拼字,譬如奧運(yùn)會開幕式那個和字。

給液晶加的電壓不同,翻轉(zhuǎn)的幅度不同,遮擋的光線多少也不同,這樣就有了明暗,所謂灰度,有兩種電壓,只有黑白,有四種就有黑、黑灰、白灰、白。

所謂多少位灰度,就是施加多少種電壓,現(xiàn)在一般是8位屏幕,就是施加2的8次冪種電壓,讓液晶分子偏轉(zhuǎn)有256種狀態(tài)。顯示256種黑白灰。位數(shù)越多,在黑白之間能顯示的灰色種類越多。過渡越自然。

有人有疑問了,黑白屏有什么好看,要彩色的啊,恩,這就是下一層濾色片的作用了。

濾色片就是在微焦下看到的哪些小色塊,紅藍(lán)綠(電視用的液晶屏幕有的發(fā)展到四種顏色了)

黑白灰色經(jīng)過紅色濾色片,就變成了紅,黑,各種深淺不等的純紅色,8位色的屏幕這樣就得到了256種紅色。綠色,藍(lán)色一樣。把紅,綠,藍(lán)三個小色塊放在一起,亮度都一樣的話,你看到的不是三色,而是三色混合出來的白色。也就是純白色。

紅色亮度0,綠色,藍(lán)色最強(qiáng),你看到的是黃色,各自有256種色,256種紅、藍(lán)、綠組合起來就是1677216種顏色,也就是 1670萬色,24位色(三個2的8次冪再乘起來),真彩色。
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二、液晶的限制和OLED

從液晶顯示的原理可以看出,液晶發(fā)的光實(shí)際是后面的燈管發(fā)出來了。這樣就有兩個問題

1、液晶分子遮擋光線有個極限,不能一點(diǎn)不剩的都擋住,所謂的純黑色,實(shí)際還是一種灰色,因?yàn)橛泄饩€能透過來。

去看gsmarena的都知道,他們測試對比度,都是開50%亮度和100%亮度分別測試。為什么?亮度越高,露出來的光越多,所以很長時間以來,液晶顯示不了純黑色。顯示不了純黑,對比度無限大是不可能的,對比度受到限制,色彩也就不鮮明,所以很多搞設(shè)計(jì)的至今在用老舊的特麗瓏。

2、色彩區(qū)域取決于燈管的水平。

人眼能分辨的色彩從科學(xué)上講屬于可見光的光譜范圍,相當(dāng)?shù)拇?,顯示設(shè)備只能顯示一部分,為了標(biāo)準(zhǔn),有什么RGB,NTSC,NTSC是個老標(biāo)準(zhǔn),通常 CRT顯示器和液晶顯示器有70%左右,筆記本為了節(jié)能,燈管弱一點(diǎn),60%就不錯了,手機(jī)....燈管更弱,一般不到50%。
后來,人們對材料開發(fā)有了心得,CRT弄出了寬色域熒光粉,達(dá)到95%,那是三菱一款給設(shè)計(jì)專用的。桌面液晶顯示器也改進(jìn)了燈管的材料,也有90%多產(chǎn)品。

手機(jī)可能就是 sharp一度搞了個三色LED背光的,達(dá)到100%左右,大部分還是稀爛的,包括iphone。

led不是個什么新技術(shù),很古老,oled的o字是有機(jī)的縮寫,追究歷史是柯達(dá)實(shí)驗(yàn)室。

這個東西的好處是主動發(fā)光,不需要燈管,通電就亮還能控制強(qiáng)度,還能做很小。能做很小是關(guān)鍵的關(guān)鍵。因?yàn)橹鲃影l(fā)光可以控制強(qiáng)度,白熾燈一樣能做到,能精確控制,還能做得很小,構(gòu)成屏幕,目前就只有oled

不帶o的led,馬路上的大屏幕都是這個東西。但是太大,做不到顯示器上,也做不到手機(jī)上。

因?yàn)橹鲃影l(fā)光,不用燈管,要黑色,你把它關(guān)了就行,所以可以顯示純正的黑色,因?yàn)橹鲃影l(fā)光,所以色彩區(qū)域不看燈管的臉色,可以達(dá)到很高的色彩區(qū)域,恩,現(xiàn)在的技術(shù),除了激光就是它的,所以色彩可以做得非常逼真(事實(shí)上,因?yàn)樘珒?yōu)秀,往往偏色,看起來很荒謬的邏輯。)

三、OLED以外的優(yōu)秀屏幕

普通液晶屏幕,一般是按照液晶分子的排列來分的,包括TN類,VS類和IPS類。OCB類(這一類效果出色,但是有致命缺陷,實(shí)際產(chǎn)品極少。)

VA類包括富士通的MVA,三星的PVA,夏普的ASV其實(shí)也應(yīng)該算到里面

IPS類大家都知道,其實(shí)還有個現(xiàn)代的FFS,后來給了京東方。

這些技術(shù)最早都是日本廠家開發(fā)的,后來經(jīng)濟(jì)危機(jī)期間,韓國學(xué)去自己變造了若干種。早期,這些技術(shù)的差別主要在可視角度上,TN很差,橫向縱向都有色階翻轉(zhuǎn),VA類側(cè)面看有偏色,IPS類斜向45度角色階翻轉(zhuǎn)。但是一般來說,普遍認(rèn)為 IPS類的顏色比較好,EIZO做設(shè)計(jì)用的顯示器都是選擇IPS類屏幕。手機(jī)也是如此。

其實(shí)在蘋果之前,大量的日系手機(jī)使用了IPS類屏幕,譬如NEC的N840,只是知道的不多而已。但是無論那一類,都有普通液晶存在的兩個問題,色彩問題通過改進(jìn)背光(三色led背光)可以接近oled的表現(xiàn),對比度問題是無法解決的。動態(tài)對比度只是自欺欺人。
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四、什么樣的屏幕才是好屏幕

通常是這些指標(biāo):

亮度(越亮越好,高低可調(diào),高了的好處是在陽光下也能看清楚,一般條件下無需太高,太高還刺眼,所以要可調(diào)節(jié)

對比度(越高越好,最好無限大,對比度越好,色彩越鮮明艷麗,oled看起來漂亮,很大程度是對比度的功勞

色彩區(qū)域(理論上色彩區(qū)域越大,越接近真實(shí))

本來因?yàn)樯蕝^(qū)域大,oled應(yīng)該有絕對的色彩優(yōu)勢。但是,我們看到的圖片絕大多數(shù)都是針對 72%ntsc色彩區(qū)域的顯示設(shè)備優(yōu)化的,這種色域的顯示設(shè)備用的最多。把針對72%ntsc色域的圖片放到有100%以上ntsc色域的oled上面,如果色彩管理不做好調(diào)整的情況下,反而會失真。本來具有絕對優(yōu)勢的顯示技術(shù),意味太優(yōu)秀,反而會偏色。絕妙的諷刺。

響應(yīng)時間(這個主要是動態(tài)畫面別有脫影,oled有絕對優(yōu)勢,但是現(xiàn)在普通液晶也足以滿足日常的需要,這個指標(biāo)不被重視了)
發(fā)色數(shù)(這個前面解釋過,8位色一般來說足夠,一些高級設(shè)備有10位色的只是噱頭,意義不大,理論上10位色過渡更自然)
細(xì)膩程度

這個要多說兩句,前面原理說的很清楚了,我們看到的分辨率320*240是76800個點(diǎn),但是實(shí)際上每個點(diǎn)都是三個RGB點(diǎn)構(gòu)成的,實(shí)際有230400 個點(diǎn)。為什么p排列有顆粒感,因?yàn)?,p排列同樣的分辨率少了三分之一的點(diǎn),只有153600個點(diǎn)。

oled屏幕隨著材料技術(shù),制造工藝的進(jìn)步也在不斷進(jìn)步

其實(shí),oled最早是日系廠商的技術(shù),三星只是后來者,但是現(xiàn)在大家知道的都是三星

技術(shù)一日千里,不進(jìn)則退。

但是三星手機(jī)自己對色彩的管理很有問題,沒有優(yōu)化好針對72% ntsc色域的照片在oled上面色彩管理的問題,所以有人反應(yīng)偏色,其實(shí)從技術(shù)角度,SAP屏幕是應(yīng)該有絕對優(yōu)勢的,只是沒有優(yōu)化好。

現(xiàn)在炒得很熱的IPS類屏幕,其實(shí)因?yàn)楸彻鉀]優(yōu)化的關(guān)系,色彩還不如前幾年SHARP的一些屏幕。

所謂的 SLCD,不過72%的ntsc色域,比一般液晶屏幕耗電,也不如前幾年的SHARP。

TFT其實(shí)是個大概念,現(xiàn)在所有屏幕都可以歸到TFT上面,IPS僅僅是TFT里面一類的一小類,這兩個概念是不能對立的。


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