LCD還是OLED？——解析LCD與OLED的優(yōu)劣

各位讀者在選購手機的時候最關(guān)注什么呢？是處理器？是系統(tǒng)？還是影像體驗？對于現(xiàn)代生活必不可少的手機來說，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，我們使用手機的時候基本上就是與它的屏幕打交道。那么目前市場上的屏幕都有什么區(qū)別和類型呢？目前，市場上的主流屏幕材質(zhì)分為兩大類：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(qū)別和它們的實現(xiàn)原理是什么呢？它們各自的優(yōu)缺點又是什么呢？本文就給各位讀者簡單介紹一下。

首先，要明白屏幕的工作原理，首先需要清楚像素點這個概念，一塊屏幕是由成千上萬個像素點組成，像素點是組成屏幕的唯一子元素，而且像素點的形狀是一個正方形。像素點由紅、綠、藍（R、G、B）三個部分組成，將正方形平均分成三個部分，每個部分一樣大，只是每個部分顏色不同而已。這三種顏色就被我們成為三基色，通過調(diào)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(xiàn)出成千上萬的畫面。

LCD的子像素

對于LCD來說，它的顯示原理十分類似于我們生活中常見的百葉窗。一塊普通的LCD屏幕，其結(jié)構(gòu)可以大致簡化為7層結(jié)構(gòu)，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，它負責輸出一個穩(wěn)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(zhuǎn)，由偏轉(zhuǎn)角度控制穿過光線的多少。這就和窗戶上的百葉窗的葉片通過翻轉(zhuǎn)來控制陽光的入射量十分相似。透過光線越多，紅、綠、藍的顏色值就越大，透過的光線越少，紅、綠、藍的顏色值就越小。我們上面講過，可以通過調(diào)整紅、綠、藍三基色的顏色值，進而控制最終像素點呈現(xiàn)的顏色。這就是LCD屏幕的發(fā)光原理，通過控制液晶分子的偏轉(zhuǎn)，來控制子像素呈現(xiàn)的顏色，每個子像素各司其職，最終呈現(xiàn)出一幅色彩斑斕的畫面。

至于這種設計會有什么缺點，相信各位讀者已經(jīng)多少發(fā)現(xiàn)了一些問題，筆者會在后文中，對比OLED和LCD優(yōu)缺點時詳細為各位說明。下面我們繼續(xù)來看看OLED的發(fā)光原理。

對于OLED來說，其發(fā)光原理就相對容易了許多，OLED全稱是有機自發(fā)光二極管（Organic Light Emitting Diode），顧名思義，OLED的像素點不需要背光結(jié)構(gòu)來發(fā)光，而是它每個子像素都有自己發(fā)光，所以我們通過給每個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，以此控制每個像素點的顏色。這樣做的優(yōu)勢顯而易見，第一是：沒有液晶層和背光層，屏幕的厚度可以做到非常薄和軟，并且，由于不像LCD屏幕那樣光線要通過層層過濾，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，所以打開時整個屏幕一起亮，關(guān)閉時整個屏幕一起關(guān)，而OLED沒有背光層，每個像素點都是獨立控制的，所以她不像LCD那樣，打開時整個屏幕一起亮，關(guān)閉時整個屏幕一起關(guān)，它可以有選擇性亮起部分像素點，其余像素點可以不通電，也就不耗電。特別是自從全面屏的時代來臨，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，從而在全面屏上實現(xiàn)超窄下巴；再有近期各大廠商全面布局折疊屏，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，下面就讓我們來對詳細比一下LCD和OLED的優(yōu)缺點。我們先來說一下OLED的優(yōu)點：

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

第二，OLED可以顯示純黑色，LCD無法顯示純黑色。上面講過，LCD顯示不同的顏色，是通過控制百葉窗（液晶分子）的偏轉(zhuǎn)來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，但是這里有一個致命的問題：LCD的液晶分子無法做到百分百閉合，會有少許光線從縫隙中射出。所以你看到的黑色，其實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，甚至在顯示純黑畫面時，接縫處會出現(xiàn)明顯的光暈，這個現(xiàn)象就是大家常說的漏光。但是對于OLED來說，就沒有這個問題了，如果我們想要顯示黑色，就可以直接斷掉像素點的供電，這樣像素點不發(fā)光，就可以顯示純黑色了。因此大家會發(fā)現(xiàn)，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屏幕只要開屏就整個背光層全跟著亮起，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像素的開關(guān)，除了一直顯示白色畫面時耗電比LCD高，其它情況下像素點都可以變暗或直接關(guān)閉，這樣基本上OLED的續(xù)航要比LCD好很多。并且，這種特性還給OLED帶來了AOD功能，手機在鎖屏的時候，可以單獨點亮部分像素點，比如在手機鎖屏時顯示的時間、通知等重要信息，在耗電很少的情況下，讓用戶快速獲知手機的狀態(tài)。

Always on display

第四，OLED的屏幕響應快，LCD屏幕響應時間相對慢。當手機顯示動畫時，每個像素點都在快速的切換顏色，像素點切換顏色是需要一定時間的，這個時間就是屏幕響應時間。LCD是通過液晶分子的偏轉(zhuǎn)來控制，但是偏偏液晶分子的偏轉(zhuǎn)速度和溫度的關(guān)系很大，溫度越低，液晶分子的偏轉(zhuǎn)時間就越長，因此，LCD在低溫下會出現(xiàn)非常明顯的拖影現(xiàn)象。而OLED屏幕沒有液晶層，自然不受到LCD的限制，所以幾乎沒有拖影。

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

第一，OLED最大的缺點，也是現(xiàn)在網(wǎng)絡上一直對OLED口誅筆伐的第一點就是，對比與LCD，OLED更加傷眼。目前主流的調(diào)光方式（調(diào)節(jié)屏幕明暗）有兩種，一種是DC調(diào)光，另一種是PWM調(diào)光。LCD屏幕就是采用DC調(diào)光，DC調(diào)光的原理很容易理解，就是直接控制電壓來改變燈的亮度，電壓高燈就亮，電壓低燈就暗，DC調(diào)光由于光源全程處于開啟，自然沒有頻閃傷眼。而OLED屏幕普遍采用PWM調(diào)光，所謂PWM就是采用亮滅交替來控制亮度，也就是一段時間亮，一段時間滅，當頻率很高時，肉眼看上去一直亮著。想要改變亮度的話，只要調(diào)整開關(guān)時間的比值就可以了。假設一個燈一秒鐘開關(guān)十次，每次就是零點一秒，假設每次60%的時間開燈，40%的時間關(guān)燈，也就是0.06秒開燈，0.04秒關(guān)燈。如此循環(huán)往復，那這個燈的亮度就是60%，其它亮度同理。這種調(diào)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)燈時間變長，頻閃的波動深度變高，雖然在視覺上看不出屏幕閃爍，但是這種閃爍還是會對一些敏感人群的視覺產(chǎn)生影響，時間一長就會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(diào)光呢？這是因為OLED屏幕如果使用DC調(diào)光，在亮度過低的時候，電壓過低，屏幕就會出現(xiàn)和抹布一樣不均勻的效果，所以OLED屏幕不能用DC調(diào)光，只能用PWM調(diào)光。目前，也已經(jīng)有不少國內(nèi)外屏幕生產(chǎn)商，開始著手解決OLED這個問題，推出了各種高頻PWM（一般在1920hz以上）調(diào)光的OLED屏幕，IEEE的研究表明，當閃爍頻率超過1250Hz時，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(diào)光低亮度顯示效果不佳的優(yōu)勢，又克服了低頻PWM調(diào)光易導致視覺疲勞的問題，堪稱OLED屏幕最佳實力拍檔。但是綜合來看，對于眼睛的傷害，低頻pwm＞高頻pwm＞dc調(diào)光＞少在低亮度下玩手機。

PWM調(diào)光的頻閃

第二，LCD的屏幕壽命長，OLED的壽命相對短。由于LCD的背光層是一整塊發(fā)光板，要亮就整個屏幕一起亮，要暗就整個屏幕一起暗，同樣要老化就整個屏幕一起老化。而OLED是自發(fā)光的，所以她需要控制電子的移動，這樣時間久了，就會導致部分像素點的發(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(xiàn)象被稱之為燒屏，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(xiàn)亮度衰減。傳統(tǒng)LCD屏幕的使用壽命在4萬到6萬個小時之間，而OLED屏幕壽命在3萬個小時左右。

OLED的燒屏現(xiàn)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(nèi)容的時候由于沒有完整的子像素，會從隔壁像素借一臺來用，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“無2K，不A屏（OLED）”的說法。

  最后總結(jié)一下，其實兩種材質(zhì)的屏幕都存在各自的優(yōu)缺點，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商普遍看好的趨勢之下，以及屏下指紋的普及，OLED的缺點逐漸顯得微不足道，至少是在智能手機領(lǐng)域，OLED一定會逐漸取代LCD，并且在未來逐步被更新的屏幕技術(shù)所取代，比如mini-led。