LCD還是OLED？——解析LCD與OLED的優(yōu)劣

各位讀者在選購手機的時(shí)候最關(guān)注什么呢？是處理器？是系統？還是影像體驗？對于現代生活必不可少的手機來(lái)說(shuō)，筆者認為其最值得關(guān)注的是它的屏幕，屏幕是手機與我們直接交互的窗口，我們使用手機的時(shí)候基本上就是與它的屏幕打交道。那么目前市場(chǎng)上的屏幕都有什么區別和類(lèi)型呢？目前，市場(chǎng)上的主流屏幕材質(zhì)分為兩大類(lèi)：LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示屏）和OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機發(fā)光二極管屏）。那么這兩種屏幕具體有什么區別和它們的實(shí)現原理是什么呢？它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)又是什么呢？本文就給各位讀者簡(jiǎn)單介紹一下。

首先，要明白屏幕的工作原理，首先需要清楚像素點(diǎn)這個(gè)概念，一塊屏幕是由成千上萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)組成，像素點(diǎn)是組成屏幕的唯一子元素，而且像素點(diǎn)的形狀是一個(gè)正方形。像素點(diǎn)由紅、綠、藍（R、G、B）三個(gè)部分組成，將正方形平均分成三個(gè)部分，每個(gè)部分一樣大，只是每個(gè)部分顏色不同而已。這三種顏色就被我們成為三基色，通過(guò)調配這三種顏色的不同比例，理論上我們就能得到這世間所有的顏色，呈現出成千上萬(wàn)的畫(huà)面。

LCD的子像素

對于LCD來(lái)說(shuō)，它的顯示原理十分類(lèi)似于我們生活中常見(jiàn)的百葉窗。一塊普通的LCD屏幕，其結構可以大致簡(jiǎn)化為7層結構，從底層向上分別為：背光層、垂直偏光片，正極電路、液晶層、負極電路、水平偏光片和彩色濾光片。這之中，背光層就是LCD發(fā)光的基礎，它負責輸出一個(gè)穩定的白光，而液晶層由正負極電路控制，正極電路和負極電路產(chǎn)生電壓，液晶層里面的液晶分子就發(fā)生偏轉，由偏轉角度控制穿過(guò)光線(xiàn)的多少。這就和窗戶(hù)上的百葉窗的葉片通過(guò)翻轉來(lái)控制陽(yáng)光的入射量十分相似。透過(guò)光線(xiàn)越多，紅、綠、藍的顏色值就越大，透過(guò)的光線(xiàn)越少，紅、綠、藍的顏色值就越小。我們上面講過(guò)，可以通過(guò)調整紅、綠、藍三基色的顏色值，進(jìn)而控制最終像素點(diǎn)呈現的顏色。這就是LCD屏幕的發(fā)光原理，通過(guò)控制液晶分子的偏轉，來(lái)控制子像素呈現的顏色，每個(gè)子像素各司其職，最終呈現出一幅色彩斑斕的畫(huà)面。

至于這種設計會(huì )有什么缺點(diǎn)，相信各位讀者已經(jīng)多少發(fā)現了一些問(wèn)題，筆者會(huì )在后文中，對比OLED和LCD優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)詳細為各位說(shuō)明。下面我們繼續來(lái)看看OLED的發(fā)光原理。

對于OLED來(lái)說(shuō)，其發(fā)光原理就相對容易了許多，OLED全稱(chēng)是有機自發(fā)光二極管（Organic Light Emitting Diode），顧名思義，OLED的像素點(diǎn)不需要背光結構來(lái)發(fā)光，而是它每個(gè)子像素都有自己發(fā)光，所以我們通過(guò)給每個(gè)二極管施加不同的電壓，就可以控制子像素紅綠藍的顏色配比，以此控制每個(gè)像素點(diǎn)的顏色。這樣做的優(yōu)勢顯而易見(jiàn)，第一是：沒(méi)有液晶層和背光層，屏幕的厚度可以做到非常薄和軟，并且，由于不像LCD屏幕那樣光線(xiàn)要通過(guò)層層過(guò)濾，因此亮度也更容易比LCD屏幕高。第二是，由于LCD因為有背光層，所以打開(kāi)時(shí)整個(gè)屏幕一起亮，關(guān)閉時(shí)整個(gè)屏幕一起關(guān)，而OLED沒(méi)有背光層，每個(gè)像素點(diǎn)都是獨立控制的，所以她不像LCD那樣，打開(kāi)時(shí)整個(gè)屏幕一起亮，關(guān)閉時(shí)整個(gè)屏幕一起關(guān)，它可以有選擇性亮起部分像素點(diǎn)，其余像素點(diǎn)可以不通電，也就不耗電。特別是自從全面屏的時(shí)代來(lái)臨，由于OLED柔軟的特性，可以將一部分屏幕控制電路彎折到主板下方，從而在全面屏上實(shí)現超窄下巴；再有近期各大廠(chǎng)商全面布局折疊屏，OLED作為唯一一種成熟的柔性屏幕材料就成了折疊屏唯一的材料選擇，加之其他優(yōu)秀的特性，使得OLED屏幕開(kāi)始全面替換LCD屏幕。

大致了解了LCD和OLED的顯示原理，下面就讓我們來(lái)對詳細比一下LCD和OLED的優(yōu)缺點(diǎn)。我們先來(lái)說(shuō)一下OLED的優(yōu)點(diǎn)：

第一，在顯示亮度上。LCD由于背光要通過(guò)層層過(guò)濾，因此屏幕最高亮度普遍不高，而oled由于自發(fā)光的特性，結構簡(jiǎn)單不需要層層濾光，因此其亮度更容易做到很高。

第二，OLED可以顯示純黑色，LCD無(wú)法顯示純黑色。上面講過(guò)，LCD顯示不同的顏色，是通過(guò)控制百葉窗（液晶分子）的偏轉來(lái)控制三基色的顏色配比，那怎么顯示黑色的呢？就是將百葉窗（液晶分子）全部閉合，但是這里有一個(gè)致命的問(wèn)題：LCD的液晶分子無(wú)法做到百分百閉合，會(huì )有少許光線(xiàn)從縫隙中射出。所以你看到的黑色，其實(shí)是接近黑色的深灰色，并不是真正意義上的純黑色。在一些品質(zhì)不高的LCD中，甚至在顯示純黑畫(huà)面時(shí)，接縫處會(huì )出現明顯的光暈，這個(gè)現象就是大家常說(shuō)的漏光。但是對于OLED來(lái)說(shuō)，就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題了，如果我們想要顯示黑色，就可以直接斷掉像素點(diǎn)的供電，這樣像素點(diǎn)不發(fā)光，就可以顯示純黑色了。因此大家會(huì )發(fā)現，一般采用OLED的屏幕，其屏幕對比度（屏幕能顯示的最黑和最亮的比）一般都極其夸張，就是因為OLED的黑色部分可以無(wú)限接近0。

第三，OLED更加省電，可以有AOD（Always on display）常亮顯示功能。因為LCD只能控制背光層全亮或者全滅，這就導致LCD屏幕只要開(kāi)屏就整個(gè)背光層全跟著(zhù)亮起，不論顯示什么都一直在耗電。而上文反復提及，OLED可以單獨控制每一個(gè)像素的開(kāi)關(guān)，除了一直顯示白色畫(huà)面時(shí)耗電比LCD高，其它情況下像素點(diǎn)都可以變暗或直接關(guān)閉，這樣基本上OLED的續航要比LCD好很多。并且，這種特性還給OLED帶來(lái)了AOD功能，手機在鎖屏的時(shí)候，可以單獨點(diǎn)亮部分像素點(diǎn)，比如在手機鎖屏時(shí)顯示的時(shí)間、通知等重要信息，在耗電很少的情況下，讓用戶(hù)快速獲知手機的狀態(tài)。

Always on display

第四，OLED的屏幕響應快，LCD屏幕響應時(shí)間相對慢。當手機顯示動(dòng)畫(huà)時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)都在快速的切換顏色，像素點(diǎn)切換顏色是需要一定時(shí)間的，這個(gè)時(shí)間就是屏幕響應時(shí)間。LCD是通過(guò)液晶分子的偏轉來(lái)控制，但是偏偏液晶分子的偏轉速度和溫度的關(guān)系很大，溫度越低，液晶分子的偏轉時(shí)間就越長(cháng)，因此，LCD在低溫下會(huì )出現非常明顯的拖影現象。而OLED屏幕沒(méi)有液晶層，自然不受到LCD的限制，所以幾乎沒(méi)有拖影。

這么OLED的特性如此優(yōu)異，那對比LCD，OLED的缺點(diǎn)是什么呢？

第一，OLED最大的缺點(diǎn)，也是現在網(wǎng)絡(luò )上一直對OLED口誅筆伐的第一點(diǎn)就是，對比與LCD，OLED更加傷眼。目前主流的調光方式（調節屏幕明暗）有兩種，一種是DC調光，另一種是PWM調光。LCD屏幕就是采用DC調光，DC調光的原理很容易理解，就是直接控制電壓來(lái)改變燈的亮度，電壓高燈就亮，電壓低燈就暗，DC調光由于光源全程處于開(kāi)啟，自然沒(méi)有頻閃傷眼。而OLED屏幕普遍采用PWM調光，所謂PWM就是采用亮滅交替來(lái)控制亮度，也就是一段時(shí)間亮，一段時(shí)間滅，當頻率很高時(shí)，肉眼看上去一直亮著(zhù)。想要改變亮度的話(huà)，只要調整開(kāi)關(guān)時(shí)間的比值就可以了。假設一個(gè)燈一秒鐘開(kāi)關(guān)十次，每次就是零點(diǎn)一秒，假設每次60%的時(shí)間開(kāi)燈，40%的時(shí)間關(guān)燈，也就是0.06秒開(kāi)燈，0.04秒關(guān)燈。如此循環(huán)往復，那這個(gè)燈的亮度就是60%，其它亮度同理。這種調光方式在高亮度下對人眼的刺激并不明顯，而在低亮度下，由于關(guān)燈時(shí)間變長(cháng)，頻閃的波動(dòng)深度變高，雖然在視覺(jué)上看不出屏幕閃爍，但是這種閃爍還是會(huì )對一些敏感人群的視覺(jué)產(chǎn)生影響，時(shí)間一長(cháng)就會(huì )導致一部分人群頭昏眼花。那么為什么OLED屏幕不和LCD一樣采用DC調光呢？這是因為OLED屏幕如果使用DC調光，在亮度過(guò)低的時(shí)候，電壓過(guò)低，屏幕就會(huì )出現和抹布一樣不均勻的效果，所以OLED屏幕不能用DC調光，只能用PWM調光。目前，也已經(jīng)有不少?lài)鴥韧馄聊簧a(chǎn)商，開(kāi)始著(zhù)手解決OLED這個(gè)問(wèn)題，推出了各種高頻PWM（一般在1920hz以上）調光的OLED屏幕，IEEE的研究表明，當閃爍頻率超過(guò)1250Hz時(shí)，對人眼造成的影響就大大減少。因此，高頻PWM即擁有優(yōu)于DC調光低亮度顯示效果不佳的優(yōu)勢，又克服了低頻PWM調光易導致視覺(jué)疲勞的問(wèn)題，堪稱(chēng)OLED屏幕最佳實(shí)力拍檔。但是綜合來(lái)看，對于眼睛的傷害，低頻pwm＞高頻pwm＞dc調光＞少在低亮度下玩手機。

PWM調光的頻閃

第二，LCD的屏幕壽命長(cháng)，OLED的壽命相對短。由于LCD的背光層是一整塊發(fā)光板，要亮就整個(gè)屏幕一起亮，要暗就整個(gè)屏幕一起暗，同樣要老化就整個(gè)屏幕一起老化。而OLED是自發(fā)光的，所以她需要控制電子的移動(dòng)，這樣時(shí)間久了，就會(huì )導致部分像素點(diǎn)的發(fā)光層老化速度更嚴重，看上去就好像屏幕被燒了一塊，這種現象被稱(chēng)之為燒屏，不僅如此，由于OLED名為有機發(fā)光二極管，其主要材料為有機物（多為銦錫氧化物）因此，相對于無(wú)機物而言非常容易老化，特別是OLED的三基色中，藍光衰減得更快，壽命最短，因此藍色像素最先出現亮度衰減。傳統LCD屏幕的使用壽命在4萬(wàn)到6萬(wàn)個(gè)小時(shí)之間，而OLED屏幕壽命在3萬(wàn)個(gè)小時(shí)左右。

OLED的燒屏現象

第二，在低分辨率下（1080P及以下），OLED的清晰度不如LCD。LCD是完整的RGB像素排列，所以像素保留度最高；而OLED運用的是RGB Delta。它們在顯示內容的時(shí)候由于沒(méi)有完整的子像素，會(huì )從隔壁像素借一臺來(lái)用，這也就是OLED屏幕顏色顯示斷層與文字邊緣發(fā)虛的原因。所以相同分辨率下屏幕的ppi（單位像素密度） LCD大于OLED，因此互聯(lián)網(wǎng)上也流傳著(zhù)“無(wú)2K，不A屏（OLED）”的說(shuō)法。

  最后總結一下，其實(shí)兩種材質(zhì)的屏幕都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，雖然不能直接用好與壞衡量，但可以肯定的是，由于目前智能手機的全面倒向全面屏化，加之折疊屏被各大廠(chǎng)商普遍看好的趨勢之下，以及屏下指紋的普及，OLED的缺點(diǎn)逐漸顯得微不足道，至少是在智能手機領(lǐng)域，OLED一定會(huì )逐漸取代LCD，并且在未來(lái)逐步被更新的屏幕技術(shù)所取代，比如mini-led。