手機屏幕最新技術及液晶顯示原理勘誤
發布時間:2012-09-11 來源:電子元件技術網 責任編輯:Cynthiali
導言:很多人對手機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,你會重新了解手機屏幕。
首先糾正一些大家常犯的錯誤
1、Retina Display不是技術,隻是蘋果使用的名稱,用來宣傳其屏幕的高PPI,其實高PPI不是新技術,早在蘋果的iphone4發布的數年前,夏普 904sh的PPI就超過了iphone4,隻是夏普沒有蘋果那麼會宣傳,投影機上用的液晶屏幕更是很早就有這個PPI。
2、CBD嚴格來說不是顯示技術,它是在通過兩層偏振片,巧妙的把入射的陽光偏向出去,達到屏幕不反光的目的。
3、IPS硬屏和分子結構無關,而是因為玻璃在表麵。IPS也是有偏色的,偏色的角度不在側麵,而在斜向45度。需要補償膜來彌補。
4、沒有super TFT的概念,所謂IPS被叫做super TFT是扯淡,TFT是指的液晶麵板的驅動方式,目前所有的手機屏幕都是TFT範疇的,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的手機屏幕。
5、陽光下的表現和什麼屏幕類型無關,陽光下的表現取決於三個方麵,(1)屏幕本身的亮度(2)屏幕本身的反光(3)環境亮度。半反射屏幕是利用了環境亮度,環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沒有區別,諾基亞的CBD技術是針對屏幕反光的,通過兩層偏振把反光導向觀看者看不到的角度,從而達到陽光下的優秀表現。
6、OLED色se彩cai的de問wen題ti,色se域yu和he發fa色se數shu完wan全quan是shi不bu同tong的de概gai念nian,發fa色se數shu決jue定ding色se彩cai過guo渡du,色se域yu決jue定ding顯xian示shi多duo少shao真zhen實shi世shi界jie的de色se彩cai,對dui比bi度du決jue定ding色se彩cai的de鮮xian明ming程cheng度du,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備優化,OLED太過優秀,反而沒有針對它優化的圖片,色彩管理如果沒有一個轉換,針對低檔窄色域顯示設備優化過的圖片反而會偏色。
一、液晶顯示的原理
液晶顯示屏幕的構成包括:
一個背光光源,以前是日光燈管一類的東西,現在大多是LED光源了,也就是發光二極管,簡單點理解,就是通電能亮的燈管就成。這個後麵慢慢說。
一個導光板,燈管光是一條,不是一個麵啊,所以要個板子把光線均勻分布成一個麵。可以想象成一個發光的牆
然ran後hou是shi液ye晶jing層ceng,液ye晶jing有you個ge特te點dian,通tong電dian情qing況kuang下xia,它ta會hui動dong,它ta一yi動dong就jiu把ba後hou麵mian的de光guang給gei擋dang住zhu了le,這zhe樣yang就jiu有you明ming有you暗an,一yi個ge個ge點dian陣zhen湊cou起qi來lai,就jiu能neng顯xian示shi圖tu像xiang或huo者zhe文wen字zi了le。類lei似si運yun動dong會hui拚pin字zi,譬pi如ru奧ao運yun會hui開kai幕mu式shi那na個ge和he字zi。
給液晶加的電壓不同,翻轉的幅度不同,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,隻有黑白,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,讓液晶分子偏轉有256種狀態。顯示256種黑白灰。位數越多,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,黑白屏有什麼好看,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,紅藍綠(電視用的液晶屏幕有的發展到四種顏色了)
黑白灰色經過紅色濾色片,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(zhong)紅(hong)色(se)。綠(lv)色(se),藍(lan)色(se)一(yi)樣(yang)。把(ba)紅(hong),綠(lv),藍(lan)三(san)個(ge)小(xiao)色(se)塊(kuai)放(fang)在(zai)一(yi)起(qi),亮(liang)度(du)都(dou)一(yi)樣(yang)的(de)話(hua),你(ni)看(kan)到(dao)的(de)不(bu)是(shi)三(san)色(se),而(er)是(shi)三(san)色(se)混(hun)合(he)出(chu)來(lai)的(de)白(bai)色(se)。也(ye)就(jiu)是(shi)純(chun)白(bai)色(se)。
紅色亮度0,綠色,藍色最強,你看到的是黃色,各自有256種色,256種紅、藍、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、液晶的限製和OLED
從液晶顯示的原理可以看出,液晶發的光實際是後麵的燈管發出來了。這樣就有兩個問題
1、液晶分子遮擋光線有個極限,不能一點不剩的都擋住,所謂的純黑色,實際還是一種灰色,因為有光線能透過來。
去看gsmarena的都知道,他們測試對比度,都是開50%亮度和100%liangdufenbieceshi。weishenme?liangduyuegao,luchulaideguangyueduo,suoyihenchangshijianyilai,yejingxianshibulechunheise。xianshibulechunhei,duibiduwuxiandashibukenengde,duibidushoudaoxianzhi,secaiyejiubuxianming,suoyihenduogaoshejidezhijinzaiyonglaojiudetelilong。
2、色彩區域取決於燈管的水平。
人眼能分辨的色彩從科學上講屬於可見光的光譜範圍,相當的大,顯示設備隻能顯示一部分,為了標準,有什麼RGB,NTSC,NTSC是個老標準,通常 CRT顯示器和液晶顯示器有70%左右,筆記本為了節能,燈管弱一點,60%就不錯了,手機....燈管更弱,一般不到50%。
後來,人們對材料開發有了心得,CRT弄出了寬色域熒光粉,達到95%,那是三菱一款給設計專用的。桌麵液晶顯示器也改進了燈管的材料,也有90%多產品。
手機可能就是 sharp一度搞了個三色LED背光的,達到100%左右,大部分還是稀爛的,包括iphone。
led不是個什麼新技術,很古老,oled的o字是有機的縮寫,追究曆史是柯達實驗室。
這(zhe)個(ge)東(dong)西(xi)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)主(zhu)動(dong)發(fa)光(guang),不(bu)需(xu)要(yao)燈(deng)管(guan),通(tong)電(dian)就(jiu)亮(liang)還(hai)能(neng)控(kong)製(zhi)強(qiang)度(du),還(hai)能(neng)做(zuo)很(hen)小(xiao)。能(neng)做(zuo)很(hen)小(xiao)是(shi)關(guan)鍵(jian)的(de)關(guan)鍵(jian)。因(yin)為(wei)主(zhu)動(dong)發(fa)光(guang)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)強(qiang)度(du),白(bai)熾(chi)燈(deng)一(yi)樣(yang)能(neng)做(zuo)到(dao),能(neng)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi),還(hai)能(neng)做(zuo)得(de)很(hen)小(xiao),構(gou)成(cheng)屏(ping)幕(mu),目(mu)前(qian)就(jiu)隻(zhi)有(you)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,也做不到手機上。
yinweizhudongfaguang,buyongdengguan,yaoheise,nibataguanlejiuxing,suoyikeyixianshichunzhengdeheise,yinweizhudongfaguang,suoyisecaiquyubukandengguandelianse,keyidadaohengaodesecaiquyu,en,xianzaidejishu,chulejiguangjiushitade,suoyisecaikeyizuodefeichangbizhen(事實上,因為太優秀,往往偏色,看起來很荒謬的邏輯。)
三、OLED以外的優秀屏幕
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,實際產品極少。)
VA類包括富士通的MVA,三星的PVA,夏普的ASV其實也應該算到裏麵
IPS類大家都知道,其實還有個現代的FFS,後來給了京東方。
這些技術最早都是日本廠家開發的,後來經濟危機期間,韓國學去自己變造了若幹種。早期,這些技術的差別主要在可視角度上,TN很差,橫向縱向都有色階翻轉,VA類側麵看有偏色,IPS類斜向45度角色階翻轉。但是一般來說,普遍認為 IPS類的顏色比較好,EIZO做設計用的顯示器都是選擇IPS類屏幕。手機也是如此。
其實在蘋果之前,大量的日係手機使用了IPS類屏幕,譬如NEC的N840,隻是知道的不多而已。但是無論那一類,都有普通液晶存在的兩個問題,色彩問題通過改進背光(三色led背光)可以接近oled的表現,對比度問題是無法解決的。動態對比度隻是自欺欺人。
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四、什麼樣的屏幕才是好屏幕
通常是這些指標:
亮度(越亮越好,高低可調,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,所以要可調節
對比度(越高越好,最好無限大,對比度越好,色彩越鮮明豔麗,oled看起來漂亮,很大程度是對比度的功勞
色彩區域(理論上色彩區域越大,越接近真實)
本來因為色彩區域大,oled應該有絕對的色彩優勢。但是,我們看到的圖片絕大多數都是針對 72%ntsc色彩區域的顯示設備優化的,這種色域的顯示設備用的最多。把針對72%ntsc色域的圖片放到有100%以上ntsc色域的oled上麵,如果色彩管理不做好調整的情況下,反而會失真。本來具有絕對優勢的顯示技術,意味太優秀,反而會偏色。絕妙的諷刺。
響應時間(這個主要是動態畫麵別有脫影,oled有絕對優勢,但是現在普通液晶也足以滿足日常的需要,這個指標不被重視了)
發色數(這個前麵解釋過,8位色一般來說足夠,一些高級設備有10位色的隻是噱頭,意義不大,理論上10位色過渡更自然)
細膩程度
這個要多說兩句,前麵原理說的很清楚了,我們看到的分辨率320*240是76800個點,但是實際上每個點都是三個RGB點構成的,實際有230400 個點。為什麼p排列有顆粒感,因為,p排列同樣的分辨率少了三分之一的點,隻有153600個點。
oled屏幕隨著材料技術,製造工藝的進步也在不斷進步
其實,oled最早是日係廠商的技術,三星隻是後來者,但是現在大家知道的都是三星
技術一日千裏,不進則退。
但是三星手機自己對色彩的管理很有問題,沒有優化好針對72% ntsc色域的照片在oled上麵色彩管理的問題,所以有人反應偏色,其實從技術角度,SAP屏幕是應該有絕對優勢的,隻是沒有優化好。
現在炒得很熱的IPS類屏幕,其實因為背光沒優化的關係,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其實是個大概念,現在所有屏幕都可以歸到TFT上麵,IPS僅僅是TFT裏麵一類的一小類,這兩個概念是不能對立的。
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