深度科普 | LCD和OLED屏幕到底有什麼區別!?

2021-01-19 FUN科技

現在在手機屏幕上,我們看到的屏幕通常分為兩種 - LCD(Liquid Crystal Display,液晶屏) 或者 OLED(Organic Light-Emitting Diode,有機發光二極體)。他們倆各自都有不同的優勢與劣勢,撕了這麼多年的話題 - LCD還是OLED好。這裡我們就來說一些具體的原理和優缺點,到時候,你就應該能知道自己站在哪邊了吧。

右邊XR用的是LCD,左邊XS系列則是OLED

首先,我們要知道什麼是一個像素。在看手機參數時,它的解析度通常指的就是橫向有多少個像素 × 豎向有多少個像素。其實,如果你用放大鏡仔細去看你的屏幕的話,你會發現屏幕上的每一個色彩都是由紅藍綠(俗稱RGB,Red-Green-Blue)三種顏色而組成的。

一個像素(Pixel)就是由三個RGB的子像素組成的(在最普通的LCD下是這樣的,OLED後續會有說明),這樣他才能顯示出另一個顏色。RGB紅藍綠三種顏色基本可以覆蓋我們日常人眼可以看到的所有顏色,當在不同方式的搭配下也就能呈現出不同的顏色。


上圖是普遍現在LCD屏幕用的RGB排列,都是十分標準的 - 一樣大,每個像素都有三個子像素,呈現出來的圖像算是很普通的~

這裡先解釋一下LCD的工作原理吧。下圖就可以看到,LCD的屏幕基本可以被理解成是由五層(這裡簡化了許多)原件所組成的:

第一層就是個普通的發光體(普遍用的是LED),它只呈現出了把RGB調到最亮的結果。他會照射到各個方向。

這一層是偏光膜,如果一個子像素直接照射過它,是沒有任何變化的。這就像一個濾鏡,起到了讓發光體發出的光更整潔的效果,讓他們全部都變成一條直線來透過去。

這則是液晶層,它可以調整一束光照射的方向。它的原理是使用電壓的變動來調節方向。舉個例子,就是它能讓本來是「—」形狀的光調整成「/」透過去

這也是一層偏光膜,只不過是豎向的罷了。如果液晶層沒有改變橫向的光,讓他直接和豎向的膜衝撞,那就會呈現出透不過任何光的效果。(但是很多時候都做不到讓一點光都不透出,也就導致了漏光與LCD的黑不夠純正的問題)如果讓不同方向的排列碰撞,那就能達到不同的顏色深度效果。

這一層則是RGB的濾光片,配合上不同的深度能合成三個不同的紅綠藍色。

簡單點來說,就是一層過了橫向偏光膜的光,依靠液晶層的電壓來調整方向,再和另一個豎向偏光膜碰撞來得出新的三個不同深度的白,然後再透過一個濾光片來做出不同的紅綠藍色。


如果看了小編這麼多解釋後還是不懂,或許下張圖能更好的幫助你理解。LCD就是靠改變光的方向,然後透過一層膜來改變亮度的。濾光片的效果只是讓這個無色的東西再加上一層顏色。


說完LCD,我們說一下OLED到底是什麼情況吧。OLED對於LCD最大的優勢就是薄,還有就是OLED的顏色看起來也會更飽滿豐富。他的原件仔細分解下來可是比OLED少了很多東西。我們這裡先看一下最重要的發射層,這一層東西是用有機材料組成,可以不靠任何其他東西自主往上發光的!上面的陰極和下面的導電層與陽極就起到了給有機層導電的效果,有機層沒電照樣用不了。

按照中華顯示網的詳細解釋,其他的這幾層具體是這樣工作的:

基層(透明塑料,玻璃,金屬箔) —— 基層會用來支撐整個OLED。

陽極(透明) —— 陽極在電流流過設備時消除電子(增加電子「空穴」)。

導電層——該層由有機塑料分子構成,這些分子傳輸由陽極而來的「空穴」。可採用聚苯胺作為OLED的導電聚合物。

發射層——該層由有機塑料分子(不同於導電層)構成,這些分子傳輸從陰極而來的電子;發光過程在這一層進行。可採用聚芴作為發射層聚合物。

陰極(可以是透明的,也可以不透明,視OLED類型而定)——當設備內有電流流通時,陰極會將電子注入電路

圖片來自中華顯示網

上圖的這個分層已經解刨的很詳細了,實際OLED效果是真的很細。如下圖所見,由於OLED的簡單結構,在柔韌性方面可是要吊打LCD屏的。LCD的實際結構非常複雜, 複雜到你想做出彎曲的LCD是幾乎不可能的任務。(之前三星申請了彎曲lcd這個專利,具體用上也不知道要等多久)


這裡順便說一句,OLED還有很多種不同的類型,在談手機時,這裡主要的就是AMOLED了。AMOLED的AM代表的就是「主動驅動式」。AMOLED不同的地方是 - 它能單獨控制每一個像素點的亮度和開關狀態。這是因為廠商給他們的屏幕上塗了另一層價格不菲能導電能發光的有機材料。現在做AMOLED的廠商包括了大名鼎鼎的三星(每一個新手機就突破一項屏幕方面的新紀錄)、常年坑友商的LG(華為綠屏)、還有新人京東方。

具體科普了這麼多,我們來看看LCD和OLED詳細各自的優勢和劣勢吧。

相信很多網友都聽說過OLED屏幕PWM頻閃的問題吧。PWM的全名是Pulse-Width Modulation,脈衝寬度調製。簡單來說 ,就是一閃一閃的那種。OLED屏幕就是每秒都會一開一關來控制它的亮度(亮度越低閃的也就越快),用的是Hz這個單位來計算每秒要開關多少次。低亮度下,PWM的頻率越低越傷眼(想像一個閃爍的車燈)。如果達到一個非常高,甚至大腦都感受不到頻閃的頻率,那就很完美了。


LCD呢,則可以直接使用DC調製來控制背光板多亮。OLED早期時也用過DC調製,但是反倒引來了更多問題。單不說更容易燒屏和亮度不均的問題,尤其就是屏幕顯示色彩的問題。在用DC調製調到更低亮度時,OLED的屏幕和原本圖像會有一定的色差。在網上有一些網友破解出了三星S8調整成DC調光的代碼,讓屏幕不再頻閃後顯示黑色也就不那麼純正了。


在一些LCD機型上也存在頻閃,不過一般LCD手機都是頻率很高並且會和DC調製一起調用,來到達一個更不傷眼的程度。不過一些廠商就有點不厚道了,LCD都給你來個低頻率的PWM調光。所以選手機的時候也要注意多做一些網絡調查,不能只看到LCD就去選了。


在一些劣質OLED屏幕裡,低亮度使用的時候頻閃甚至只有120HZ左右。如果對頻閃很敏感的朋友,那真的可以不用考慮OLED屏幕了。現在,甚至於頂級的三星自家AMOLED屏,頻閃都在250HZ左右徘徊。而專家建議健康範圍內的頻閃則是要到1250Hz以上!

當然,對OLED屏幕敏不敏感純屬是看自己的眼睛 / 大腦。有些人一直說:「LCD永不為奴」,而另一些不被頻閃影響的人根本對LCD這種屏幕沒有任何信仰。就像小編個人,自用一段時間的米8一直都沒察覺出什麼頻閃問題,知道打開另一部手機的相機,把快門速度改了一下,才察覺和我的一加5T有著多大的區別。


在普通的LCD屏幕裡,子像素的排列基本上都是三個長方形的RGB紅綠藍顏色。這樣子是沒有任何問題的吧。但是在OLED的各種排列裡,就有一些不同之處了。


在OLED屏幕裡,普通RGB不用的原因主要是因為 - 藍色材料的效率明顯不如其他兩色的高,所以採用其他的排列方式,讓藍色更少的被用到。這裡所說的「其他的排列方式」包括了三星自家大名鼎鼎的PenTile RGBG排列,還有之前吵的很火的堅果國產AMOLED屏幕排列方式 - RGB-Delta,與其他各個廠商定製的各種排列方式。

這裡,由於三星AMOLED被十分廣泛的運用在很多機子上,這裡只介紹一下它的PenTile RGBG(紅綠藍綠)排列。現在三星的鑽石排列的每一個像素只有兩個子像素,在每一個像素裡,只有綠色是完整的。所以很多時候,理論上來說,PenTile排列的屏幕橫向和縱向都是缺1/3像素的。但是三星與其他廠商對這種問題當然也做出了一些解決方法 - 類似於「次像素渲染」的這種騷操作,來解決一些子像素不夠用的問題,原理就是從旁邊借一個子像素。

廠商對這些問題其實都做出了一定的解決方案,我們消費者也不用擔心。你在網上搜一下關於小米MIX3這種6.39寸1080P AMOLED屏幕有沒有顆粒感的問題,很多人的反應都是完全OK的。現在旗艦機的像素控制的一直都是在不會有太大顆粒感的範圍,如果不滿意的話直接買個iPhone / 三星等國外2K OLED屏幕手機吧。或者類似國內的堅果R1這種LCD旗艦也可能會更適合你。

(參考和這張圖來自愛否科技)

小編先來澄清一下,「燒屏」和「影像殘留」是兩個不同的概念。兩者都是從長時間顯示同一內容而導致,但是前者是永久的保留下來一點烙印,後者則是在播放不同內容一會後會消失。

你可能會想:「那小編,為什麼只有OLED會燒屏呢?」

OLED的本質是每一個子像素都會自主發光,而他們發光過久以後各個都會老化。其中藍色老化最嚴重,而綠色最「強壯」。這也就是三星採用PenTile排列方式的主要原因。LCD方面則是一整塊背光板在那發光,呈現出來的顏色是靠各種不同的濾光片的。而且LCD用的LED背板一般都十分堅強,不會出現太大問題。


在上圖裡可以看到,這個Pixel 2 XL(用的是LG屏)的燒屏現象蠻嚴重的,在其他沒有導航欄的畫面下也能隱約看到這個欄。這也就是在這種沒有過大對燒屏做過優化的手機中會出現。小編這裡就來給正在用OLED手機的你幾個防燒屏的技巧:

經常換壁紙。如果一直停留在桌面上的話,或者經常要切APP的話,可是要記得沒事就換個壁紙,換個心情喲~

千萬不要一直高亮度使用。現在因為PWM問題,很多用戶都喜歡在最高亮度下使用手機,這裡小編反而不建議。最推薦的就是調成自動亮度,這樣子像素們就不會一直長時間固定工作啦~

不要長時間顯示同一內容。這個解決方法不用過多解釋吧。

如果仔細觀察的話,三星的導航欄是會慢慢變化的

現在,國內廠商都在追求極致的全面屏,越來越多人也開始了解COG、COF、COP這三種不同的下邊框解決方案。

COG是Chip On Glass的縮寫。這項技術最為普通,直接把IC晶片和排線都放在了表面上,用此技術的手機包括了iPhone 8、小米MIX一代等大下巴手機。

COF是Chip On Film的縮寫。這項技術把IC晶片放到了後面,連接它和屏幕的則是一條柔軟的線上。工藝難度不高,成本也完全OK。

COP是Chip On Pi的縮寫,這項工藝就比較獨特了。它是OLED屏專屬,是直接把一點多餘的屏幕摺疊到屏幕底下去,使得排線和晶片都在屏幕背後。


COP這項工藝十分難掌控,相信以後也會出現在更多的OLED手機上面。現在用COP的手機只有iPhone X、XS、XS Max和OPPO Find X這幾款手機。所以說,LCD一直用下去的話是很難達到無下巴和曲面屏的。而且人家OLED屏幕還能做曲面屏,讓左右邊框更窄,LCD的話基本不用想了。


由於LCD不能自主發光,只能同時一整塊屏幕亮 / 滅,顯示上也遇上了許多問題。

首先就是顯示黑色的問題。如果要顯示黑色圖像並且屏幕要開的話,背光板總會有一點點的光透出來(主要是因為液晶層不能完全閉合),導致了漏光的問題。所以用LCD顯示器顯示黑色,是這樣的:


由於OLED是可以控制每一個子像素的開關,顯示黑色的時候就直接把不需要的像素關了。這也讓OLED相對於LCD有個優勢 - 那就是息屏顯示。

在息屏狀態下,一些手機依然會調用一些像素去顯示現在的時間 / 日期 / 新通知。由於其他像素全被關掉,只有幾行白色像素在工作,所以耗電是非常小的。如果LCD也用息屏顯示,估計要變成一個電老虎了。


而且,在普通情況下,OLED屏幕素質一直都是要比LCD的好很多的。尤其是色準方面,看電視選OLED TV最爽,只不過OLED大屏都相對會比LCD貴很多。

總結一下。LCD和OLED各自都有各自的優缺點,PWM頻閃其實並不是只存在LCD屏幕上。隨著我們一步一步走過手機全面屏時代,LCD也終究因為下巴和曲面屏問題慢慢退出手機圈。個人也相信以後OLED屏幕頻閃頻率會更高,做的更不「辣眼睛」,壽命和燒屏問題也有待解決。

玩機窮三代,敗家毀一生。本文章到這裡就結束啦,如果喜歡這篇文章,可以點一下右下角的好看噢!~


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