一起来看看 LCD 和 OLED 屏幕的实现原理

原文标题：《买手机，别忘了关注这个！》

在选购手机的时候，你最关注手机的什么参数呢？

屏幕大小、屏幕样式、还是摄像头分辨率？......

不知道有没有同学关注到手机屏幕的材质呢？

我们用手机玩游戏，刷视频，看直播...... 亲密接触的都是手机屏幕。

而手机屏幕的材质，直接影响着我们手机使用的整体感受。

那市场上都有什么类型的手机屏幕材质呢？

目前，市场上的主流屏幕材质分为两大类：

• LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）屏

• OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）屏

那这两种材质的区别是什么呢？我们选购时应该选哪一种呢？

一起来看看 LCD 和 OLED 屏幕的实现原理吧。

我们都知道屏幕都是由成千上万的像素点组成的，而每个像素点又是由红绿蓝三个子像素组成的。在 LCD 和 OLED 屏幕上看到的各种颜色，都是通过调整红绿蓝三个子像素的明暗程度，从而混合出变化万千的颜色。

目前的 LCD 和 OLED 屏幕，每个子像素至少都有 256 级的亮度，也就是说，这 3 个子像素可以混合出一千六百多万种颜色来。

那 LCD 和 OLED 各自是怎样实现的呢？

LCD 屏

LCD 屏幕的正常工作离不开背光层（发出白光）和液晶层（调节光线亮度）。

为更好的理解 LCD 屏幕的工作原理，我们先看一下 LCD 屏幕的结构，如下图所示。

其中，背光层包括反光板、导光板、LED 灯、扩散膜、棱镜膜。

• 反光板：类似于拍照时的反光板，将光反射回去，提高屏幕亮度。

• 导光板：把 LED 灯发出的线光源转换成面光源，使得屏幕亮度均匀。

• 扩散膜：类似于拍照时的柔光灯，对光线进行扩散，使光线变得更柔和。

• 棱镜膜：过滤掉不符合角度的光线，让光线角度更规范。

液晶层及其他各层材料也都在 LCD 的显示中起着不可或缺的作用。

• 底部（垂直）偏光片：只允许垂直方向的光通过，其余的光被过滤掉。

• TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）：调节每个子像素（红绿蓝）的电压，以调整液晶分子的扭曲程度，从而控制子像素的亮度。

• 配向膜：用于夹住液晶。

• 液晶层：就像是一个调节阀门一样，控制出光的量和方向。

• 公共电极：用于向液晶层施加电压，维持整个像素的电压。

• 彩色滤光膜：由红、绿、蓝组成，让 LCD 屏幕可以显出各种各样的颜色。

• 顶部（水平）偏光片：只允许水平方向的光通过，其余的光被过滤掉。

通过以下动图可以看到，LCD 屏幕的具体实现过程。

1. 当我们点亮屏幕的时候，LED 开始发出白光，经过导光板，将线光源转换成面光源，使光线变得均匀，照亮整个屏幕（同时，左侧的反光板会将光反射回去，提高整体亮度）。

2. 光线经过扩散膜，让光进行扩散，面积变大，让光线更柔和。

3. 光线经过棱镜膜，只有符合角度的光线才会射出，确保光线在往正确的方向走。

4. 光线经过底部垂直偏光片，只让垂直方向的光经过，过滤掉其他方向的光。

5. TFT 根据颜色显示需要，控制各个子像素的电压大小，电压大小影响液晶分子的扭曲程度，从而对透过液晶层光线的亮度和方向进行控制。

6. 透过液晶层的子像素光线经过彩色滤光膜，再通过顶部的水平偏光片，则在屏幕上看到了需要的颜色。

OLED 屏

OLED 屏采用了有机自发光材料，不需要 LCD 屏那样的背光层，也不需要控制出光量的液晶层，只要给它通电，有机自发光层就能发光，屏幕就能亮，所以 OLED 就像一个有着无数个小的彩色灯泡（一个子像素点类似于一个小灯泡）组合的屏幕，每个小灯泡都可以被独立控制。

OLED 屏幕的结构如下图所示。

组成 OLED 屏幕的各层材料的作用：

• 塑料基板：用于支撑承载 OLED 屏幕。

• 电极：用于为发光层施加电压。

• 发光层：每一个子像素的发光层都类似一个小灯泡，可根据需要发出屏幕所需的光。

相对于 LCD，OLED 屏幕的结构少去了很多器件，显得简洁很多。因此，OLED 像素点工作原理也变得简单。

1. 在电极两端施加电压，电子就会在发光层结合，红绿蓝各子像素发出光。

2. 红绿蓝子像素的光进行混合后，则在屏幕上得到了各种所需的颜色。

LCD 屏和 OLED 屏的优劣势

对比 LCD 屏和 OLED 屏的实现方式，我们可以看出两者最核心的区别是：OLED 屏幕没有背光层和液晶层，所有的像素自发光，而 LCD 屏幕需要背光层的照射才能发光。

正因为 OLED 比 LCD 少了背光层和液晶层，使得 OLED 相对 LCD 具有以下优势：

• 屏幕厚度：OLED 可做得比 LCD 屏幕更加轻薄，有利于对手机整体厚度的控制，而更薄的 OLED 屏幕就允许加入更多的元器件来提升其他性能。

• 可弯曲度：由于 LCD 背光层和液晶层的存在，导致偏厚的 LCD 屏幕无法大幅度弯曲，而轻薄的 OLED 屏则可随意大幅度弯曲，在手机尺寸限制下，可通过曲面屏、折叠屏等实现更大屏幕的显示效果。

• 色彩：由于 LCD 的液晶层无法完全闭合，所以当 LCD 显示黑色的时候，仍会有部分光穿过滤光片，因此 LCD 的黑色实际上是白色和黑色混合的灰色，就像一个白色手电筒射过一个黑色的薄膜，穿过薄膜的光不会变成纯黑的光，而是亮度大幅度递减的灰色。而 OLED 显示黑色的时候，可以直接关闭黑色区域的像素点，可达到纯黑的效果。

而对比度是指白色与黑色的比值，对比度越高，画面颜色越浓厚鲜艳。由于 LCD 的黑色不是纯黑，所以对比度很难做高。而 OLED 可做到纯黑，即黑色几乎为 0，那么理论上对比度可达到无限。因此 OLED 显示就像油画，色彩纯而细腻，LCD 显示就像水彩笔画，色彩朦胧而淡雅。

• 耗电程度：OLED 的每个像素点（小灯泡）独立工作，需要显示的就亮，不需要显示的就灭，而 LCD 无论显示什么颜色都是背光全开，因此 OLED 比 LCD 省电。

当然，OLED 也并非十全十美，相对于 LCD，OLED 也存在以下缺陷：

• 屏幕寿命相对短：LCD 屏幕采用的是无机材料，OLED 屏幕采用的是有机材料，而无机材料的老化速度比有机材料的老化速度慢很多，因此 OLED 屏幕使用寿命是比 LCD 屏幕短的。

• 烧屏：OLED 屏幕每个像素点是自发光，而 LCD 是整块屏幕亮，因此 OLED 屏幕每个像素点的工作时间不一样，可能产生屏幕像素点老化不均匀导致烧屏的现象。烧屏是指屏幕上出现残影的现象。但是烧屏需要一个非常长的过程才会出现，一般情况下，只要日常使用时控制手机亮度不要过高，且手机屏幕不长时间显示一个画面，OLED 屏幕同样使用几年是没有问题的。

• 屏闪：屏幕需要进行亮度控制。对于大多数 LCD 屏幕，直接调整背光层的电压就能控制亮度了（DC（Direct Current）调光），而 OLED 屏幕不能通过调整电压控制亮度，需要不断的开关屏幕来控制亮度（PWM（Pulse Width Modulation）调光），即屏幕亮度出现闪烁，可能会使眼睛感觉不适。但当开关的频率足够高时，肉眼也无法感受到屏幕的开关动作了。

我们看到，LCD 和 OLED 各有优劣，不宜直接宣称谁就一定更好，因此当前市场上的手机也是两种屏幕都大量存在。

这里，我们综合选购手机的性价比等各种因素，对 LCD 和 OLED 屏幕做个简单对比。

LCD 屏和 OLED 屏的分类

关注过手机屏幕材质的同学，一定有注意到，除了 LCD、OLED，还常见到 TFT、 IPS、SLCD、AMOLED 等一些字母组合，它们并非代表不同的屏幕材质，而是 LCD 和 OLED 的不同显示技术。通常情况下，常见的 LCD 显示技术有：TFT、IPS、SLCD。常见的 OLED 显示技术有：AMOLED、Super AMOLED。

为对不同显示技术进行区分，我们简要介绍各显示技术的实现方式和效果。

LCD 常见显示技术

• TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）：为每个像素都设有一个半导体开关，每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因此每个像素都相对独立，并可以连续控制，不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以 TFT 液晶的色彩真实、亮度好、层次感强、颜色鲜艳，但也比较耗电。

• IPS（In-Plane Switching，平面转换），也称为“Super TFT”，显示效果通透、亮丽，可视角大，可以达到接近 180° 的可视角度，且触摸无水纹、环保省电。

• SLCD（Splice Liquid Crystal Display，拼接专用液晶屏）是一个完整的拼接显示单元，是 LCD 的一个高级进阶版本，特点是色彩更暖，还原真实，更自然，适合人眼观看，使用寿命长。

OLED 常见显示技术

• AMOLED（Active Matrix OLED，主动式 OLED）使用的是主动式发光的技术，即屏幕上的每一个像素既能完成显示色彩的功能，还具有自发光的特性。这样在任何一种背景下并不是屏幕上所有的像素都在发光，纯黑地方像素既没有显示也没有发光，这在很大的程度上节省了电量，也对手机屏幕进行了很好的保护。AMOLED 的自发光技术使得屏幕色彩更丰富、屏幕显示更亮，即使在白天户外也可以清晰的看到屏幕显示内容。同时，更薄的 AMOLED 具有更快的反应速度、更广的视觉、更高的对比度。

• Super AMOLED：与 AMOLED 相比，Super AMOLED 取消了玻璃覆盖层，使得面板比 AMOLED 更薄。因为少了一层阻隔，屏幕触控也更灵敏，显色也更亮丽了。同时，Super AMOLED 在可视角度、显示细腻度和色彩鲜艳饱和度方面都有不错的表现。

关于常见手机屏幕材质的内容，小编今天就介绍到这里了，相信你也对自己手机屏幕有了一定了解，在选购手机时也有了一些的参数指导。

当然，除了文中提到的材质，市场上还有 ASV、NOVA、TN 等其他材质应用在不同厂商的手机中，今天就不一一介绍了。

本文来自微信公众号：中兴文档 （ID：ztedoc），作者：叶子

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