了解屏幕的工作原理,首先要了解什么是像素点。
你看到一整块的画面实际上是由无数小点拼凑出来的,这些小点就是我们说的像素点。
每个像素点由红绿蓝三个子像素构成。红绿蓝是三原色,可以通过红绿蓝三个子像素的颜色比例来得到一切你想要的颜色,这样每个像素点各司其职显示自己的颜色,最终拼凑出了你看到的完整的画面。分辨率指的是单位长度内包含像素点的数目。01
LCD和OLED的工作原理
LCD的剖面图如下,主要有7层,从下到上依次是背光层、垂直偏光片、正极电路、液晶层、负极电路、水平偏光片和彩色滤光片。
最底下背光层的作用是发射白光,白光穿透具有颜色的彩色滤光片后就可以变成对应颜色的光线。注意,背光层并不是像素点下面一个独立的LED灯珠,而是整个屏幕所有像素点共享一整块大的背光层。
当我们给正极电路施加电压,它会穿透液晶层,连通负极电路构成回路,这个电压会驱使液晶层发生偏转,此时液晶层就和百叶窗一样会遮挡住一部分光线,这时我们只需要控制电压的大小,就可以控制液晶分子的偏转角度,进而控制红色、绿色和蓝色子像素的亮度。通过亮度比例的改变就可以混合出一切你想要的颜色。
OLED全称是有机发光二极管(organic Light-Emitting Diode),它和LED屏幕一样也有三个子像素。不同的是,它没有液晶层和背光层,本身是一种特殊设计的自发光二极管。通过控制电压,从而控制流过二极管的电流来改变亮度,就可以控制每个子像素的颜色配比,最终混合出你想要的颜色。
OLED没有背光层,每个像素点都可以独立控制开关,所以不需要向LCD屏那样一打开后,整个背光层都需要点亮。OLED屏幕每个像素点都可以理解为一颗独立控制的灯珠,可以做息屏提醒,在手机锁屏的时候可以单独点亮部分像素点,以低亮度和低刷新率来显示时间和通知等一些重要信息。
LCD和OLED的优劣对比
LCD屏只要一打开,整个屏全亮,就会一直耗电。OLED屏只有在打开显示纯白画面的时候,耗电会比LCD高,但是OLED屏每个像素点是独立控制亮度和开关的,这样就可以做到分别降低亮度,甚至是关闭。因此,除非你长时间停留在白色的画面下,否则OLED的续航时间更长一些。
对比度指画面黑白明暗的亮度比值。对比度越高,画面越鲜艳,色彩越浓郁。
LCD如果要显示纯黑色的话,理想状态是液晶分子完全闭合,完全遮挡住发射出来的背光,但液晶分子的偏转不能做到完全闭合。因此在显示黑色的时候,会有少量的白光照射出去,所以在屏幕上看到的并不是纯黑色,而是亮度大幅度递减的灰色,这个特性决定了LCD不能显示真正意义上纯黑的黑色。
OLED本身并没有背光的存在,且每个像素点都独立控制,所以可以直接断掉显示黑色像素点的供电,做到完全不发光,达到真正意义上的纯黑。
因此OLED屏对比度更高。
在显示动态画面的时候,意味着每个像素点需要快速切换颜色,颜色的切换需要一定的时间,这个时间就是我们所说的屏幕响应时间。
响应时间过长就会导致动态画面显示的时候,像素点来不及改变颜色,导致上一幅画面还未完全消失,下一幅画面就要显示出来,就会导致屏幕上出现残影。
LCD屏幕颜色的切换是通过控制液晶分子的偏转来完成的。因此液晶层偏转的速度就直接决定了LCD的灰阶响应时间,而液晶层的偏转和温度有关,温度越低偏转的速度越慢,导致LCD屏幕在低温下会出现非常明显的拖影现象。
OLED屏没有液晶层也自然不受到液晶层的温度的限制。不过OLED屏并不是没有响应时间,OLED屏幕在彩色之间切换颜色,响应时间非常短,几乎没有拖影的现象,但是OLED屏从纯黑切换到纯白,或者从纯白切换到纯黑的时候,需要花费的时候会比其它颜色长得多,但OLED在黑白颜色之间切换的时候也比大部分LCD时间短。
所以OLED在屏幕显示动态画面上是具有天生优势的。
OLED屏没有背光层和液晶层,所以非常容易做薄,可以和纸张一样进行大幅度的弯折。可以弯曲就意味着可以很轻松的实现曲面屏,可以显著提高手机本身的质感。
LCD屏除了有背光层和液晶层,中间还有一些偏正片,所以比OLED厚很多。背光层和液晶层是硬质基材,只能做非常小幅度的弯曲,还只是能台式机显示器这种大型面板上看到。
LCD用来发光的是背光层,液晶层只负责偏转控制出光量,滤光层只负责改变光的颜色,不参与发光,电压是施加在不参与发光的液晶层上。
OLED屏电压是直接施加在自发光二极管上,导致电子频繁的在OLED的发光层迁移。再加上发光层本身是有机物,有机物相对于无机物来讲非常容易老化,所以有机物+频繁的电子迁移+自发光,直接导致了OLED的屏幕寿命明显短于LCD屏。
由于LCD屏有背光层的存在,而屏幕面板最终是要装进手机或显示器上,屏边框的衔接处,背光层的背光就很容易漏出去,在显示纯黑画面的时候,边框处会出现大面积的光晕现象,这被称之为漏光。
LCD屏背光是一整块 全体像素点会一起老化。OLED屏每个像素点都是独立发光,意味着屏幕不同区域根据使用程度不同,老化速度不一样。
比如A区域长期显示蓝色,那蓝色像素点衰减速度就比较快。下次显示纯色的时候,那个地方的蓝色就会稍微暗一点,导致出现残影,就好像画面被烧在了屏幕上,这个现象被称为烧屏。不是说屏幕物理层面的烧毁,而是像素点老化不均匀导致的屏幕色差。
手机屏幕亮度是需要可控的,不然没法和环境光强匹配,目前控制亮度主要是两种方式:PWM和DC调节。
DC调光很简单,直接控制电压来改变灯的亮度,电压越高,亮度越亮。DC调光由于光源全程是处于开启状态,所以并不会出现频闪伤眼的现象。
PWM调光是采取调整占空比来调整控制灯的亮度,占空比越大,亮度越亮。它的调光控制灯的开关时间,会产生频闪,所以它有一个弊端就是伤眼,频率越高,频闪现象越不明显。
OLED屏幕由于本身的特性,如果使用DC调光,在亮度过低的时候,电压过低,屏幕就会出现和抹布一样不均匀的效果,对显示画面的影响特别大,所以OLED屏幕不能采用DC调光,只能用PWM。
OLED由于有机材料又容易老化,所以OLED不能使用高频PWM调光,只能采用低频PWM调光。一般频率为最高为250Hz左右,一些视觉敏感的人就会察觉出来,就更容易产生视觉疲劳。
屏幕发射的光线对人眼伤害最大的部分是420-440波长的蓝光,这些高能光线会对人的视网膜产生不可逆的伤害,传统LCD屏幕的背光是用数个高亮的LED灯珠加匀光板完成的,这些LED灯珠发射出来的光线,其高能蓝光有相当大一部分处在这个区间中。
LCD的蓝光强伤眼,OLED采用PWM调光也伤眼。有的低端屏幕为了节约成本,在LCD上也采用PWM调光。哪个伤害更大不好说。
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