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,只是蘋果使用的名稱,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(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,而是因為玻璃在表面。IPS也是有偏色的,偏色的角度不在側面,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是指的液晶面板的驅動方式,目前所有的手機屏幕都是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的手機屏幕。
5、陽光下的表現(xiàn)和什么屏幕類型無關,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(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換,針對低檔窄色域顯示設備優(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,簡單點理解,就是通電能亮的燈管就成。這個后面慢慢說。
一個導光板,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,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,一個個點陣湊起來,就能顯示圖像或者文字了。類似運動會拼字,譬如奧運會開幕式那個和字。
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,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,藍色一樣。把紅,綠,藍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、液晶的限制和OLED
從液晶顯示的原理可以看出,液晶發(fā)的光實際是后面的燈管發(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%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,所以很多搞設計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上講屬于可見光的光譜范圍,相當?shù)拇?,顯示設備只能顯示一部分,為了標準,有什么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(jié)能,燈管弱一點,60%就不錯了,手機....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,達到95%,那是三菱一款給設計專用的。桌面液晶顯示器也改進了燈管的材料,也有90%多產(chǎn)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不是個什么新技術,很古老,oled的o字是有機的縮寫,追究歷史是柯達實驗室。
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度,還能做很小。能做很小是關鍵的關鍵。因為主動發(fā)光可以控制強度,白熾燈一樣能做到,能精確控制,還能做得很小,構成屏幕,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,也做不到手機上。
因為主動發(fā)光,不用燈管,要黑色,你把它關了就行,所以可以顯示純正的黑色,因為主動發(fā)光,所以色彩區(qū)域不看燈管的臉色,可以達到很高的色彩區(qū)域,恩,現(xiàn)在的技術,除了激光就是它的,所以色彩可以做得非常逼真(事實上,因為太優(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其實也應該算到里面
IPS類大家都知道,其實還有個現(xiàn)代的FFS,后來給了京東方。
這些技術最早都是日本廠家開發(fā)的,后來經(jīng)濟危機期間,韓國學去自己變造了若干種。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類側面看有偏色,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,大量的日系手機使用了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:
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(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)
本來因為色彩區(qū)域大,oled應該有絕對的色彩優(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)域的顯示設備優(yōu)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上面,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(yōu)勢的顯示技術,意味太優(yōu)秀,反而會偏色。絕妙的諷刺。
響應時間(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,但是實際上每個點都是三個RGB點構成的,實際有230400 個點。為什么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,只有153600個點。
oled屏幕隨著材料技術,制造工藝的進步也在不斷進步
其實,oled最早是日系廠商的技術,三星只是后來者,但是現(xiàn)在大家知道的都是三星
技術一日千里,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(yōu)化好針對72% ntsc色域的照片在oled上面色彩管理的問題,所以有人反應偏色,其實從技術角度,SAP屏幕是應該有絕對優(yōu)勢的,只是沒有優(yōu)化好。
現(xiàn)在炒得很熱的IPS類屏幕,其實因為背光沒優(yōu)化的關系,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。