OLED屏大行其道的今天為什麼還有人說“LCD 永不為奴”?
近幾年開始,國內外手機大廠的旗艦機基本上均搭載的是OLED 屏幕,然而,手機界關於“LCD 永不為奴”的聲音仍不絕於耳。那麼,在OLED 屏手機大行其道的今天,為什麼“LCD 黨”還在堅定地維護自己的信條?
LCD 與OLED 的發光原理
實際上,無論是LCD還是OLED,它們都是目前智能手機領域使用得最多的兩種顯示技術,包括TFT、IPS、AMOLED、PMOLED等在內的屏幕均為基於這兩種技術的“增強版” 。
上圖為LCD 與OLED 屏幕的種類
LCD(Liquid Crystal display)即液晶顯示技術,其歷史可回溯到20多年前,廣泛應用在電視機、電腦、智能手機等電子設備上。
LCD 屏幕的構造就像是在兩片“玻璃”中間夾了個液晶層,下基板放置了薄膜晶體管,上基板還有彩色濾光層,中間的液晶層在電壓的作用下會產生不同的光特性,最後投射的時候又經過彩色濾光層產生不同的顏色。
OLED(Organic Light-Emitting Diode)全稱是有機發光二級管,它被公認為LCD 的繼任者,它也被外界認為是下一代智能手機顯示屏的最佳方案。
與LCD 不同,OLED 的每個像素點自身都能獨立發光,我們可以把它的每一個子像素點看作是一顆LED 燈,由紅綠藍三個子像素組成一個像素,這些像素組成的陣列就是OLED 面板了。
簡單的來理解,LCD 的光源層和顯示層分離,OLED 顯示層和光源層合二為一。同時,LCD 的光源是固定的,不能實現單獨發光。
OLED 的結構為其帶來了許多紅利性的特質,包括但不限於:
- OLED 的顯示效率比需要對光進行多級“過濾”的LCD 更高;
- OLED 不再需要背光源,屏幕可以做得更薄;
- 通過配合不同的基板材質,OLED 還實現彎曲甚至折疊顯示效果。
OLED 的燒屏與頻閃問題
按理來說,針對未來手機市場的發展趨勢,OLED 擁有無限的潛力。但與LCD 相比,它也有廣遭詬病的缺點,包括燒屏和頻閃問題。
通過上文我們已經知道,OLED 的每個像素會自行發光,而亮度的控制由電流驅動,控制發光材料形成不同的顏色,即DC 調光。
不過,由於不同顏色像素點的材質不同,其發光的壽命會受到一定影響;加之三色子像素的波長有差異,它們對電流也存在著不同的要求,例如藍色就需要更高的電流通過。因此,在屏幕損耗過大或在低亮度的情況下,想要控制每個子像素的亮度配比十分困難,這時,OLED 屏幕可能會發紅,或者是在顯示內容時出現“殘影”,也就是大家常說的“燒屏”。
為了解決這一技術難題,廠商們想出了新的辦法——使用PWM 調光來代替之前的DC 調光。這種方法的具體操作是讓屏幕不斷進行閃爍,在達到一定的頻率之後,會給人眼一種暫留的視覺效果,讓屏幕看起來“常亮”。如果需要降低亮度,只需要加大閃爍之間的時間間隔即可。
就這樣,PWM 調光導致了頻閃現象的出現,並且遭到了“LCD 黨”的口誅筆伐。
上圖白色區域為高風險,黃色區域為低風險,綠色區域為無風險
根據《IEEE Std 1789-2015 標準》(IEEE 為美國電氣和電子工程師協會),低健康風險的頻閃範圍應該在1250Hz 以上;國內也有相關檢測機構針對該標准進行了測試,若光輸出頻率大於3125Hz ,則認為無頻閃,進入豁免安全區。
儘管上述報告並不是針對手機顯示屏,而是針對照明燈,但它也顯示出一個規律:頻率越高,對健康造成的風險就越低。
我們在此列舉兩組使用LCD 和OLED 的手機頻閃頻率:
- iPhone XR (LCD 屏幕)頻閃的頻率超過9000 Hz;iPhone Xs Max(OLED 屏幕)在低亮度情況下頻閃頻率則只有240Hz。
- 華為Mate 20(LCD 屏幕)頻率接近15000Hz;華為Mate20 Pro(OLED 屏幕)頻閃頻率為245Hz。
儘管人們的肉眼不太容易察覺到屏幕閃爍的變化,而且目前醫學以及電氣方面也沒有對“低頻傷眼”蓋棺定論,但網絡上出現了幾乎一邊倒的觀點:OLED 的頻閃現象會導致人眼疲勞,甚至是乾澀疼痛。
LCD 走下神壇
相比起OLED 來說,LCD 屏發展歷史悠久,製作工藝成熟,因此成本更低。由於其使用背板發光,所以使用壽命相較OLED 屏更長,且調光過程自然柔和,不傷眼。
LCD 屏幕在智能手機方面的“崛起”要歸結於夏普2014 年推出的首款“全面屏”設計手機Aquos Crystal——這款手機搭載了5 英寸LCD 顯示屏,分辨率為1280×720,屏佔比高達78.5%。可以這麼說,Aquos Crystal 是全面屏手機的開山之作,它也在很大程度上奠定了LCD 屏在手機方面發展的基礎。
在2017年蘋果發布搭載OLED屏幕的iPhone X系列手機之前,LCD絕對稱得上是市場上的主流。到了2019年,市面上很難見到一款搭載LCD的真旗艦——這與市場需求不無關係。
近年來,屏下指紋技術開始作為智能手機的一大賣點出現,然而,該技術主要基於光學和超聲波解鎖,但LCD 面板恰恰具有用於阻擋光線和超聲波的背光單元,因此也就不具備屏下指紋解鎖功能。
此外,LCD屏需要一系列的背光模組,這會增加其面板厚度,略顯機身厚重,在形狀上也比較固定不可易形。這一特徵又與如今智能手機“極限輕薄”“折疊屏”“ 曲面屏”“真全面屏”等大賣點相悖。因此,在不少人的眼裡,LCD屏就被貼上了“低端過時”等標籤。
不過,在2019年年中,京東方、匯頂科技等企業已經宣布攻克LCD屏下指紋技術難關,並將在不久後實現量產,困擾LCD多年的屏下指紋難題終被解決。
當然,作為一個新技術, OLED還有許多問題需要解決。但在短短的幾年裡,OLED屏在手機領域的發展速度驚人,其中,三星的AMOLED(OLED的一種)屏幕已經完成了對傳統LCD屏幕的追趕和反超。
小結
總而言之,無論是LCD 還是OLED,兩者都各有優劣。選擇OLED,能夠獲得更加鮮豔的色彩效果,更薄的屏幕效果、更快的相應速度;選擇LCD,可以避免燒屏和頻閃現象,獲得更加自然更加清晰的畫面效果。
即便是OLED 似乎更加符合目前主流手機市場的“口味”,但LCD 也在積極求變。市場上存在兩種各自擁有獨特定位的技術,未嘗不是件好事。