手机屏幕技术浅谈

发布时间:2012-5-10 14:55    发布者:Liming
关键词: 屏幕技术 , 手机
时下主流的屏幕都可归结为LCD与OLED两类。LCD的采用已经比较久远了,他就是指普通的液晶显示屏幕。有时LCD也可与TFT的名称通用,这里谈到的TFT属于LCD的一个子分类。通常认为,OLED在技术上比LCD是要更为先进的,不过OLED发展仍不成熟,LCD的采用还相对普遍。IPS、TFT、SLCD都属于LCD的子类,下面在谈到AMOLED屏幕时,还会谈LCD与OLED的区别。当今手机屏幕主要就分为LCD与OLED两种。其他无论哪种屏幕(如iPhone的IPS屏、三星的AMOLED屏、SLCD屏)都属于这两类的延伸。我们从用户终端可实际了解的角度来谈谈,主流手机屏幕的一些特性和关键。

一、关于视觉分辨力和视网膜屏幕

    早在19世纪,人们就发现,“想要将两条明暗相间的细线区分开来,它们之间需要有 0.59 角分(arcminute)的差距。0.59角分在10英寸的距离上大致相当于0.0017英寸,取其倒数583,再考虑到两条细线各自需要至少一明一暗两个点,我们可以合理地推论,当印刷品的墨点密度达到每英寸1200点(1200 Drops Per Inch, DPI)以上,就可以满足相当挑剔的阅读要求。所以目前比较优秀的家用打印机,都标称能够达到 1200 乃至 2400 DPI 的分辨率。”(摘自Type is Beautiful站,<视觉分辨力与 Retina Display>一文)

    iPhone4发布的时候,其标称的像素密度为326ppi(关于ppi与dpi的关系,可参见:http://www.3up.com.tw/digitalimageSectionII.htm ,在此,我们将ppi与dpi混用),实际上300dpi的墨点密度在很早以前的数码印刷制品上就已经能够实现,这是一个什么样的概念呢?所谓300dpi,意思就是每一英寸长度上有300个像素点。参照:Kindle Fire为167 PPI, iPhone 3G为164 PPI,iPad一代和二代则有132 PPI。

    所谓像素,通常可以理解为我们在凑近屏幕的时候看到的屏幕上的一个个小颗粒小方格,这些方格联合在一起组成了整张屏幕。

    300ppi本身并不是非常理想的数值,不过对于显示图像来说,已经基本可满足需求,图像并不如文字那样具备那么高的密度要求。

    可见,论视觉分辨力这个单独的数值,单看这一项,数码类产品还有比较大的发展空间。不过这么说也不是非常合理,因为屏幕和纸质制品是有差别的。过去的屏幕(包括现在许多电脑和手机屏幕)由于技术和成本的限制,像素密度不高,于是我们只要稍稍凑近屏幕,就可以非常明确地看到屏幕上一格一格的小颗粒或像素点。于是,矢量字体(比如微软雅黑)会采用一些次像素渲染技术,也就是说,为了令这类字体显示起来更清晰更圆润,除了字本身所占据的像素外,这些字的周围还分部排列着用来渲染的灰阶像素,令整个字的锐度降低,更加柔和舒服,跟白色背景的过渡更为自然。——这种字体的渲染一直延续到现在。在屏幕上显示字体有了渲染效果以后,人眼对文本显示的要求自然就比纸质制品低了许多。

    还有许多人对乔帮主在发布会上的话多有误解,乔帮主的原话是这样的,“300dpi左右的分辨率是一个魔术点(Magic Point),如果你把一个东西拿到离眼睛10-12英寸(大约25cm~30cm)的地方,你的视网膜所能分辨的极限大约就是这个分辨率。”

   很多人断章取义地谈到,乔布斯说了,超过300dpi,人眼视网膜就分辨不出颗粒了。然而实际上,这还加上了视距的问题。也就是说,人们看手机屏幕不可能是把屏幕完全凑在眼睛前面看的,总有一个距离存在。按一般人观察屏幕的距离来说,超过300dpi是不足以令肉眼看出颗粒的。

    在这一点上,许多人对New iPad的像素密度提出过类似的质疑,他们说New iPad像素密度不过287ppi,怎么算得上视网膜屏幕。——关于这一点,视距与显示效果的公式,网上的文章比较多。由于人们对平板的使用,视距通常比手机是更远的。新iPad基本达到了视网膜屏幕的技术要求。

    不过某公司的老总说New iPad已经达到和超过了纸质制品的显示,那纯粹是扯蛋了。(去微博上搜一下就知道是谁说的了)

二、面板技术与图像显示技术

    这一点我们可以先谈谈ASV。早期ASV被共知是魅族手机推出的时候,当然ASV本身是夏普的技术。魅族在M8发布时所标的屏幕类型就是ASV。

    但实际上ASV真的可以算是一种面板或屏幕类型吗?——我们都知道,手机屏幕的种类比较多,比如现在HTC采用比较多的SLCD屏幕,三星采用比较多的AMOLED屏幕。他们在出产的时候,标上的正是这些屏幕类型。

    而ASV,则纯粹是一种显示加强技术。他并非一种面板技术类型。——这就好比,大部分人都知道iPhone所采用的是IPS屏幕,但很少有人会有人说iPhone采用的是Retina屏幕,因为Retina只是基于IPS面板的一种显示加强技术而已。

    夏普原版所采用的ASV显示技术是基于CPA面板的,不过这种显示技术也可不基于CPA面板,有一些国产的手机虽然采用ASV技术,却并不采用CPA面板,令其显示效果大打折扣。

    在此,可列举一些比较主流的显示技术:

    ● CBD技术(Clear Black Display),这是诺基亚的一种于户外增强屏幕显示效果的技术,从字面意思就能看出,他能令黑色的显示更为纯粹,并且还降低了屏幕的反光率。NOKIA Lumia 800等手机采用了这种显示技术。
    ● ASV,上面已经提到了这种ASV技术,是一种用于提高图象质量的技术,主要是通过缩小液晶面板上颗粒之间的间距,增大液晶颗粒上光圈,并整体调整液晶颗粒的排布来降低液晶电视的反射,增加亮度、可视角和对比度。
    ● NOVA,LG的一些手机在采用的在IPS基础上主要增强屏幕亮度的技术。
    ● Retina Display,Retina也是一种基于IPS面板的显示增强技术。他的主要职责是把960x640这样一个分辨率浓缩在3.5'的屏幕上,令像素密度达到326ppi。

三、主流屏幕类型
    关于LCD与OLED
      文章开头谈到,时下主流的屏幕都可归结为LCD与OLED两类。LCD的采用已经比较久远了,他就是指普通的液晶显示屏幕。有时LCD也可与TFT的名称通用,这里谈到的TFT属于LCD的一个子分类。通常认为,OLED在技术上比LCD是要更为先进的,不过OLED发展仍不成熟,LCD的采用还相对普遍。IPS、TFT、SLCD都属于LCD的子类,下面在谈到AMOLED屏幕时,还会谈LCD与OLED的区别。

   (1)IPS硬屏
     首先IPS屏幕是属于LCD的一个延伸的,使用IPS最有名的手机是iPhone 4/4s以及iPad 1~3代。从这一点也足以看出,LCD屏幕虽然在技术上和理论的表现效果上不如OLED,但他并未江河日下。

     相对而言,IPS更纯粹地算是一种面板。他和传统VA软面板的区别是,由于IPS硬屏独特的水平分子结构,使其在触摸时无水纹、暗影和闪光现象,非常稳定,所以IPS是实实在在的硬结构,尤其在动态游戏的表现上比较出色。IPS的技术原理决定了它能提供更快的响应速度,并且在屏幕受压时的漏光现象小于VA液晶,因此更适合用来制造触摸屏

     早期LCD的缺陷比较明确,比如可视角度很差,你侧一点儿看,整个颜色都出了问题。这些原本的问题,在许多技术厂商的努力对原本LCD的结构或分子结构进行改进,令显示效果得以改善,在普通图像以及某些主流显示效果上赶上甚至超过目前技术仍不够成熟的OLED,IPS就是其中一个。IPS硬屏面板的视角可达到178度。正面观看与不同角度观看时所产生的颜色变化程度称为色彩扭曲率,IPS硬屏所得出的数值几乎用肉眼分辨不出来,即意味着从正面还是侧面观看画面的效果是相同的。

     最早研发出IPS面板的是日立,而LG Display的IPS已历经数代的发展,苹果所采用的IPS面板,和LG与日立的传统IPS都有所不同,其中部分技术涉及Hydis的FFS广视角技术,特色有:低耗电、高透光率、高亮度、反应快速、无色偏、高色彩还原性等特性。根据国外拆解维修网站iFixit的动手结果,新iPad采用了三星提供的显示屏。

     在宣传点上没那么有名的部分设备也都有采用IPS,例如亚马逊的Kindle Fire,惠普的TouchPad。不过他们在显示与表现上都仍有一些差别,与不同厂商和不同代产品都有关系。

    (2)TFT与SuperLCD

     这两者都属于LCD屏。

     TFT基本已经被逐出了历史舞台,2011年,仅有moto还在比较热衷地生产TFT屏幕的手机。所以那时候,摩托罗拉的手机普遍屏幕表现都很逊色,无论是色彩表现,还是对比度等等。而且可视角度表现也与现在的主流屏幕相去甚远。仍在市面上活跃的moto defy+就是采用此种屏幕。
     TFT几乎是当前所有LCD屏幕技术改进的雏形,所以最早一代的IPS也被称作Super TFT。

     Super LCD是LCD的某个高级延伸。当前,因为HTC很热衷这个屏幕,所以Super LCD也算是漫天开花了,从HTC Desire开始,SLCD就以非常快的速度增长发展。个人是比较偏爱SLCD屏幕的,他在色彩表现和可视角度方面更为接近于OLED屏的显示效果,而且色彩还原比较真实,没有过头的迹象。

     SLCD原本是索尼和三星共同合作开发的一种屏幕,后来索尼全线退出,由三星一家在做,这个SLCD的缩写弱势用三星的全拼方式,可为Super Clear LCD。

     需要注意的是,当下HTC最新的一款HTC One X手机锁采用的屏幕称作Super LCD二代,这个被HTC称作Super LCD 2的显示屏显示效果非常出色,加上HTC One X表面那块玻璃,堪称晶莹剔透。不过这块屏幕实际是AH-IPS.LG已经把AH-IPS这个名字据为己有,不准其他厂商使用。其具体细节未知,有待进一步考证,AH-IPS是是LG去年上半年推出新一代IPS面板。有高手在显微镜下观察了HTC One X屏幕的像素排列方式,与LG的Optimus 4X HD相同,他们认为,只是名字上的差异,与AH-IPS实为同款屏幕。

     (3)AMOLED

     LCD与OLED最大的区别就是,LCD的像素是不会发光的(所谓的像素,上面已经谈到,通俗可理解为凑近屏幕时看到的屏幕上一个个小颗粒小方格)。之所以我们能够看到LCD屏幕的显示内容,是靠外部光源的照亮(如LED背光和外部的自然光)。这就类似于,我们家里有张红色的桌子,平常白天或晚上开灯你都可以看到它,并且知道它是红色。但如果是夜晚,把灯都关了,你还能看得到吗?自然是看不到了,因为这张桌子本身是不会发光的

     而OLED的像素则可以自己发光,不需要外部光源照亮,就好像能自己发光的桌子一样。通常认为,OLED在技术上比LCD更为先进,不过由于他仍不成熟,与成本问题,LCD仍在现代的屏幕中发光发热。OLED能像素自己发光,好处主要有两点,第一是亮度会比靠外部光源照亮的LCD更好些。第二也是最重要的一点是,由于OLED屏幕的像素自发光,而且每个像素都可自由控制发光与否,于是OLED屏幕在表现黑色这个颜色的时候,黑色部分的像素就可以完全不发光了,这样所表现的黑色才是真正的黑色,黑得更为深沉更纯粹,也一并提升了屏幕整体对比度的表现。

——LCD由于本身像素不发光,即便在表现黑色时,外部光源仍然会把整个屏幕照亮,黑色部分亦不例外,这样,黑色就会显得泛白。——于此特性,OLED在表现黑色屏幕时也就更加省电了(尤其是对 Windows Phone 7这类以黑色为主要颜色的系统来说更是如此)。

     过去都有写过屏幕材质的文章,不过这次想相对详细地谈谈AMOLED某一些点。

     AMOLED屏幕就属于OLED了,与上面谈到的其他屏幕都不一样。所以它在技术上可以说是更为先进的。且AMOLED技术全部掌握在三星手中,这块屏幕也是三星手里的一个王牌。甚至可认为三星手机区别于其他手机的一个标志(虽然相继有不同品牌的手机采用了这个屏幕)。他具备上面谈到的 OLED的那些优势。

     空说是感觉不出来的,很多不常见许多屏幕的人觉得:屏幕不都是那个样子,再优秀能优秀到哪里去呢。早期我也这么想过,后来在对比后才发现,屏幕与屏幕的级别档次间有着几个数量级的差别。

     光说在夏天的强烈阳光下这一项,虽说现在的手机屏幕都在主打说阳光下一样清晰可见,不管是哪种屏幕还是显示技术。只不过现实往往比理想骨感得多。我看惯了各式各样的屏幕,用时间最久的是SLCD。SLCD比较优秀的机型虽然在色彩表现上非常出色,不会比AMOLED差。但一旦到了阳光下,一切都成了浮云。不管是采用LG的NOVA显示技术,还是索尼的White Magic(最新Xperia系列采用的显示技术),只需仍为LCD屏幕(iPhone除外),阳光下,他们就变得极为悲剧,普通阳光下,仔细看,注意角度,勉强还是可以看清楚。大太阳的话,要是你还打算拍照,那可能就会非常吃力了。

     强光下,仍能看得比较没那么吃力的,就只剩AMOLED屏和采用了IPS的iPhone 4/4s了,相对而言,AMOLED更为出色一些。不过此时,也只是能看得见而已了。

  A.Pentile次像素排列

    有许多人误解AMOLED的一点是,由三星Galaxy S可见,AMOLED屏具有比通常屏幕更为恶劣的颗粒感,屏幕上的小颗粒颗颗分明,Nexus S亦是如此。当时我们第一面见的时候,三星的拥趸无视这个缺陷,然后放心大胆地宣告:谁看屏幕会把眼睛挨着屏幕啊,你们这些三星黑省省吧。——不过事实证明,不许凑近屏幕,文本表现的颗粒感就已经相当明确。不过这种颗粒感问题并非AMOLED屏幕本身的问题。

     与LCD时代的屏幕不一样,由于AMOLED屏的像素自己会发光,于是对屏幕增加像素,也就是提升分辨率,直接增加了屏幕的成本。而LCD屏增加分辨率在这方面分担的成本几乎是可以忽略不计的(除了一些技术手段上的)。三星考虑到此成本问题,对AMOLED屏进行了技术上的一些改造。

     传统屏幕的每个像素(也就是每个小颗粒)都由三个次像素(sub pixel)组成,分别是R(Red)、G(Green)、B(Blue)。这三个次像素的调和令单个像素可组成各种各样的颜色(可简单如此理解)。如下图显示白色的字母A所示。

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(这两张图片,来自文章

     对于AMOLED屏幕而言,增加像素所带来的屏幕成本增加是一个头疼的问题,于是这种次像素排列方式被得以重新调整。第一代AMOLED屏幕的次像素由原来的每个像素3个次像素,变为每像素缩减为2个次像素,这样,成本就自然降下来了。——那么如果仅有两个次像素,还怎么表现多种颜色呢?—— 于是,解决方法是如果这格像素仅有R(红色)与G(绿色)两个次像素,为显示白色,需要B(蓝色)次像素,就借邻居的蓝色次像素来显示,这种次像素排列被亲切地成为Pentile排列方式,如下图所示。

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     对Pentile次像素排列方式而言,技术上并没有我们想得那么容易,他还需要解决一些实际的问题。例如有的时候他借不到邻近像素的次像素(因为可能邻近像素需要显示的是黑色,并不发光)。另外,我们还可以在上图看到,Pentile排列的左侧有比较大块的R与B次像素,这就容易造成屏幕显示上的文字彩边现象。

     这些技术问题即便全部解决后,最可怕的就是上面提到的,文本显示效果极为糟糕。对同样分辨率同样大小的屏幕而言,采用Pentile次像素排列的屏幕要比采用传统RGB次像素排列的屏幕,在文字显示上,颗粒感强得多。这是Galaxy S一类手机文字颗粒感强烈的症结所在。

     不过似乎很多人对这种颗粒感是完全不在意的,而许多敏感的人则彻底不能接受这种次像素排列方式。

     第一代、第二代AMOLED屏幕,也就是AMOLED、Super AMOLED都采用了Pentile次像素排列方式。他们的代表机型有:NOKIA Lumia800、三星Galaxy S、Nexus S、Ominia 7。

     另外,AMOLED高分屏的衍生物HD Super AMOLED也采用了Pentile排列,代表机型有刚刚推出的Galaxy S III,以及Galaxy Nexus、Galaxy Note等等。分辨率和像素密度的提升一定程度上可以缓和这种次像素排列带来的文本显示颗粒感强的问题。

     AMOLED还有别的衍生类别,例如moto的Razr所采用的Super AMOLED Advanced,也采用了Pentile排列方式。

  B. Super AMOLED Plus

     人们常简称为SAP屏幕,这可认为是AMOLED屏幕发展的第三代了。相对而言,Plus对第二代的改进主要就是不再采用Pentile次像素排列方式,而改为传统RGB,以令文本显示看起来更为细腻。——三星在这一代AMOLED屏的宣传上,宣传点之一就是文本显示更细腻,不过实际上,这不过是弥补先前的问题罢了。

     目前采用SAP屏的手机似乎仍不多见,可能是成本控制仍不理想造成的。代表机型有Galaxy S II。

  C. AMOLED屏幕的一些固有缺陷

     在显示效果、对比度,阳光下的表现、黑色的表现、可视角度等诸多方面,AMOLED屏幕都是时下最优秀的屏幕。抛开Pentile次像素排列的问题不说,AMOLED仍有一些硬伤是不得不谈的。

    i.烧屏问题: OLED屏幕的特性是,每个像素自发光,黑色部分的像素是不用发光的。在不同颜色的表现上,像素的调和与发光都有差异,举个简单的例子。过去的等离子电视机就有这种问题,如果长期看某个电视台,那么在电视台徽标部分的像素是长期不变动的,导致到后来你换其他台看,那个徽标位置仍可隐隐看到先前一直在看的电视台徽标的形状。——到手机中,如ANdroid系统,状态栏是长期不动的,他显示了电池电量、手机信号、时间等信息,时间久了以后,可以让手机全屏显示一张纯色的图片,就会在先前状态栏的位置隐约看到那些信息残留的痕迹。

      造成此问题的根本就是OLED像素自发光,由于各像素在屏幕上显示的差异,每个位置的老化速度就有了差异,尤其到越往后,像素老化差异越位明显,带来这种残影现象是彻底的物理伤害,不可复原。(LCD屏是不存在这种问题的,因为其屏幕发光完全靠外部光源。)

      不要小觑此问题,许多Galaxy S、S II的用户在三个月内就能出现此问题,类似我这样有强迫症的人真的会非常非常不爽。唯一的解决办法是,让屏幕显示一张全白的图片,亮度开到最亮,显示长达数小时时间,令整个屏幕各像素的老化程度达到基本的同步...是不是很悲剧呢。

    ii. 偏色问题:有许多Galaxy用户表示说,Galaxy系列的手机屏幕表现色彩偏冷,而且大部分图片显示过于鲜艳,与实物根本就不符。长时间观看易产生疲劳。加上上一则烧屏问题,偏色问题恐怕就更加悲催了。

   iii. 虽说在表现黑色时,AMOLED像素不发光的特性可令屏幕更为省电,但在表现白色时,那可比LCD要费电多了。以Android系统的实际情况来看,似乎AMOLED逃不了更费电的命运了。
    iv. “AMOLED色域虽然号称达到NTSC的114%,但一份来自DisplayMate技术公司总载 Raymond Soneira 博士的报告表明AMOLED显示屏在色彩方面数据实在令人不敢恭维,仅可显示6.5万颜色,更多的颜色则靠软件插值来产生,关于颜色数量插值的详情可GOOGLE搜索。”(摘自

四、屏幕分辨率对整体性能的影响

    New iPad分辨率达到了2048x1536,虽然采用四核显示芯片,在开启屏幕后的跑分情况上仍与iPad 2基本持平。比对Galaxy Note和Galaxy S II在性能上的差异时,除见他们在处理芯片上的差异,这两个机子的屏幕分辨率也是大为不同的。(屏幕材质皆为AMOLED,不过Note采用的是HD Super AMOLED,而S II采用的是Super AMOLED Plus)

    试想一下,如果处理器发出一条指令给显示芯片,告诉他:我现在需要你画一个圈给我。那么显示芯片在职责范围内画了一个圈,我们只是打个简单的比方。他画的这个圈究竟有多么严格的要求,是处理器告诉他的,不过他仍受制于屏幕,尤其在显示的时候,Note为800x1280的分辨率与S II的480x800的分辨率相比,这个圈的质量是明显不同的,尤其是当需要达到相同的人眼观察大小时,Note的处理器和显示芯片往往压力要数倍于S II,因为他的屏幕分辨率非常高。于是在效能上,SII仅系统界面绘制上就会比Note要好一些,因为Note并没有采用比SII好很多的处理器。

    这也容易解释,New iPad状况。或者我们甚至可认为,New iPad对待屏幕的升级是他唯一的变化,因为四核显示芯片几乎非常不留余地全部贡献给了这块视网膜屏幕。有些人说,那不可惜吗?当然不可惜,因为屏幕文本显示效果比iPad 2好多了。(这一解说不宜用于Note和SII身上,因为Note采用Pentile次像素排列的屏幕)

五、终话

    最后要说的话也没什么两样。一个个屏幕都用下来了。无疑最优秀的是三星的AMOLED与iPhone采用的IPS屏。相关iPhone 4/4s在色彩和诸多表面表现的优秀性有专门的评测文章予以了列出,这不是主观个人意愿决定的喜好问题。不过我仍对Super LCD情有独钟,即便他可能在阳光下的表现没那么优秀。

   总之,AMOLED如此强烈的色彩也并非人人都会喜欢的,以实物为主仍应是屏幕技术发展的主要方向。各位选择属于自己,个人喜好的屏幕,才是真正应该去做的。
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1770309616 发表于 2012-5-10 17:32:57

驳《浅层手机屏幕技术叙述》

驳《浅层手机屏幕技术叙述》

今天看到一篇《浅层手机屏幕技术叙述》(浅层应该是浅谈之误)
从文章看,作者显然是小白,对液晶显示的原理没有基本的概念,东抄西抄,所以文章漏洞百出,有很多很多基本原理和概念不清楚的地方,介于cnbeta的影响力,很容易引起广泛的误导,特此驳一下。然后把很久以前发在网上的通俗易懂版液晶显示原理给大家介绍一下。
首先纠正一些原文的显而易见的错误

1、Retina Display不是技术,只是苹果使用的名称,用来宣传其屏幕的高PPI,其实高PPI不是新技术,早在苹果的iphone4发布的数年前,夏普904sh的PPI就超过了iphone4,只是夏普没有苹果那么会宣传,投影机上用的液晶屏幕更是很早就有这个PPI。

2、CBD严格来说不是显示技术,它是在通过两层偏振片(去眼镜店问问就知道 偏振片 是什么了)巧妙的把入射的阳光偏向出去,达到屏幕不反光的目的。

3、IPS硬屏和分子结构无关,而是因为玻璃在表面。IPS也是有偏色的,偏色的角度不在侧面,而在斜向45度。需要补偿膜来弥补。

4、没有super TFT的概念,所谓IPS被叫做super TFT是扯淡,TFT是指的液晶面板的驱动方式,目前所有的手机屏幕都是TFT范畴的,包括LCD和OLED。两者差别一个是电压,一个是电流,但都是TFT,目前没有不是TFT的手机屏幕。

5、阳光下的表现和什么屏幕类型无关,阳光下的表现取决于三个方面,(1)屏幕本身的亮度(2)屏幕本身的反光(3)环境亮度。半反射屏幕是利用了环境亮度,环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没有区别,诺基亚的CBD技术是针对屏幕反光的,通过两层偏振把反光导向观看者看不到的角度,从而达到阳光下的优秀表现。

6、OLED色彩的问题,色域和发色数完全是不同的概念,发色数决定色彩过渡,色域决定显示多少真实世界的色彩,对比度决定色彩的鲜明程度,OLED偏色不是自己的问题,而是图片针对的是低档窄色域的显示设备优化,OLED太过优秀,反而没有针对它优化的图片,色彩管理如果没有一个转换,针对低档窄色域显示设备优化过的图片反而会偏色。

附:液晶显示原理(首发WP7吧)

一、液晶显示的原理

最简单的话解释

液晶显示屏幕的构成包括

一个背光光源,以前是日光灯管一类的东西,现在大多是led光源了,也就是发光二极管,你理解,就是通电能亮的灯管就成。这个道道也很多,后面慢慢说。

一个导光板,灯管光是一条啊,不是一个面啊,所以要个板子把光线均匀分布成一个面。你可以想象成一个发光的墙吧

然后是液晶层,液晶有个特点,通电情况下,它会动,它一动就把后面的光给挡住了,这样就有明有暗,一个个点阵凑起来,就能显示图像或者文字了。类似运动会拼字,譬如奥运会开幕式那个和字。

液晶你给他加的电压不同,翻转的幅度不同,遮挡的光线多少也不同,这样就有了明暗,所谓灰度,有两种电压,只有黑白,有四种就有黑、黑灰、白灰、白。

所谓多少位灰度,就是施加多少种电压,现在一般是8位屏幕,就是施加2的8次幂种电压,让液晶分子偏转有256种状态。显示256种黑白灰。位数越多,在黑白之间能显示的灰色种类越多。过渡越自然。

后面的同学说了,黑白屏有什么好看,要彩色的啊,恩,这就是下一层滤色片的作用

滤色片就是你们在微焦下看到的哪些小色块,红蓝绿(电视用的液晶屏幕有的发展到四种颜色了)

黑白灰色经过红色滤色片,就变成了红,黑,各种深浅不等的纯红色,8位色的屏幕这样就得到了256种红色。绿色,蓝色一样。

把红,绿,蓝三个小色块放在一起,亮度都一样的话,你看到的不是三色,而是三色混合出来的白色。也就是纯白色。

红色亮度0,绿色,蓝色最强,你看到的是黄色,各自有256种色,256种红、蓝、绿组合起来就是1677216种颜色

也就是1670万色,24位色(三个2的8次幂再乘起来),真彩色。
先到这,我去喝口水。有空回来连载。

二、液晶的限制和oled

从液晶显示的原理可以看出,液晶发的光实际是后面的灯管发出来了。这样就有两个问题

1、液晶分子遮挡光线有个极限,不能一点不剩的都挡住,所谓的纯黑色,实际还是一种灰色,因为有光线能透过来嘛。

去看gsmarena的都知道,他们测试对比度,都是开50%亮度和100%亮度分别测试

为什么,你看看亮度不同,黑色的光强就知道了。亮度越高,露出来的光越多,所以很长时间以来,液晶显示不了纯黑色。

显示不了纯黑,对比度无限大是不可能的,对比度受到限制,色彩也就不鲜明,所以很多搞设计的至今在用老旧的特丽珑。

2、色彩区域取决于灯管的水平。

人眼能分辨的色彩从科学上讲属于可见光的光谱范围,相当的大,显示设备只能显示一部分,为了标准,有什么RGB,NTSC,NTSC是个老标准,通常CRT显示器和液晶显示器有70%左右,笔记本为了节能,灯管弱一点,60%就不错了,手机....灯管更弱,一般不到50%。

后来,人们对材料开发有了心得,CRT搞出了宽色域荧光粉,达到95%,那是三菱一款给设计专用的。桌面液晶显示器也改进了灯管的材料,也有90%多产品。
手机可能就是sharp一度搞了个三色LED背光的,达到100%左右,大部分还是稀烂的,包括iphone。

二,继续

led不是个什么新技术,很古老的,oled的o字是有机的缩写,追究历史是柯达实验室,具体不多说了。

这个东西的好处是主动发光,不需要灯管,通电就亮还能控制强度,还能做很小。能做很小是关键的关键。

因为主动发光可以控制强度,白炽灯一样能做到,能精确控制,还能做得很小,构成屏幕,目前就只有oled

不带o的led,马路上的大屏幕都是这个东西。但是太大,做不到显示器上,也做不到手机上。
因为主动发光,不用灯管,要黑色,你把它关了就行,所以可以显示纯正的黑色,因为主动发光,所以色彩区域不看灯管的脸色,可以达到很高的色彩区域,恩,现在的技术,除了激光就是它的,所以色彩可以做得非常逼真(事实上,因为太优秀,往往偏色,看起来很荒谬的逻辑,这个后面再说。)

三、oled以外的优秀屏幕

普通液晶屏幕,一般是按照液晶分子的排列来分的,包括TN类,VS类和IPS类。OCB类(这一类效果出色,但是有致命缺陷,实际产品极少。)

VA类包括富士通的MVA,三星的PVA,夏普的ASV其实也应该算到里面

IPS类大家都知道,其实还有个现代的FFS,后来给了京东方。

这些技术最早都是日本厂家开发的,后来经济危机期间,韩国搞了去自己变造了若干种。

早期,这些技术的差别主要在可视角度上,TN很差,横向纵向都有色阶翻转,VA类侧面看有偏色,IPS类斜向45度角色阶翻转。但是一般来说,普遍认为IPS类的颜色比较好,EIZO做设计用的显示器都是选择IPS类屏幕。手机也是如此。

其实在苹果之前,大量的日系手机使用了IPS类屏幕,譬如NEC的N840,只是知道的不多而已。
但是无论那一类,都有普通液晶存在的两个问题,色彩问题通过改进背光(三色led背光)可以接近oled的表现,对比度问题是无法解决的。动态对比度只是自欺欺人。

四、什么样的屏幕才是好屏幕

通常是这些指标

亮度(越亮越好,高低可调,高了的好处是在阳光下也能看清楚,一般条件下无需太高,太高还刺眼,所以要可调节)

对比度(越高越好,最好无限大,对比度越好,色彩越鲜明艳丽,oled看起来漂亮,很大程度是对比度的功劳)

色彩区域(理论上色彩区域越大,越接近真实)

多说两句,本来因为色彩区域大,oled应该有绝对的色彩优势。

但是,我们看到的图片绝大多数都是针对72%ntsc色彩区域的显示设备优化的,这种色域的显示设备用的最多。把针对72%ntsc色域的图片放到有100%以上ntsc色域的oled上面,如果色彩管理不做好调整的情况下,反而会失真。本来具有绝对优势的显示技术,意味太优秀,反而会偏色。
绝妙的讽刺。

响应时间(这个主要是动态画面别有脱影,oled有绝对优势,但是现在普通液晶也足以满足日常的需要,这个指标不被重视了)

发色数(这个前面解释过,8位色一般来说足够,一些高级设备有10位色的只是噱头,意义不大,理论上10位色过渡更自然)

细腻程度
这个要多说两句,前面原理说的很清楚了,我们看到的分辨率320*240是76800个点,但是实际上每个点都是三个RGB点构成的,实际有230400个点。为什么p排列有颗粒感,因为,p排列同样的分辨率少了三分之一的点,只有153600个点。

oled屏幕随着材料技术,制造工艺的进步也在不断进步

其实,oled最早是日系厂商的技术,三星只是后来者,但是现在大家知道的都是三星SA,SAP

技术一日千里,不进则退。

但是三星手机自己对色彩的管理很有问题,没有优化好针对72% ntsc色域的照片在oled上面色彩管理的问题,所以有人反应偏色,其实从技术角度,SAP屏幕是应该有绝对优势的,只是没有优化好。

现在炒得很热的IPS类屏幕,其实因为背光没优化的关系,色彩还不如前几年SHARP的一些屏幕。

所谓的SLCD,不过72%的ntsc色域,比一般液晶屏幕耗电,也不如前几年的SHARP。

TFT其实是个大概念,现在所有屏幕都可以归到TFT上面,IPS仅仅是TFT里面一类的一小类,这两个概念是不能对立的。
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