终于懂了 AMOLED、TFT-LCD、IPS、TN、VA液晶屏到底有啥不同?-深圳华之晶
May 26,2020


手机好不好,屏幕是第一眼看到的,手机屏幕的好坏直接关系到视觉和操作效果。但是了解手机屏幕需要大量的专业知识,没有知识背景的一般人根本看不懂,讲起来也很复杂。在这里,教授用最简单的话,把手机屏幕的基本知识和大伙一起分析分析。

  看手机屏幕参数,除了要看分辨率和屏幕尺寸之外,还要看手机屏幕的材质,这是影响屏幕色彩表现力和细腻程度更重要的原因。根据材质的不同,手机屏幕可以分为LCD(液晶显示器)与OLED(有机发光二极管)这两大类。深圳VA液晶屏


  1、LCD(液晶显示器)

  LCD(Liquid Crystal Display)的全称是液晶显示器,是现在用的比较多的手机屏幕材料,特点是价格便宜,使用普及广泛,在显示的时候需要有背光的支持。

  在手机参数表里主屏材质这一项,我们经常会看见TFT、 IPS、SLCD、UFB、SNT、NOVA等一些字母组合。严格的说,它们并非代表不同的屏幕材料,而是LCD 的不同显示技术。手机屏幕中最常见的LCD显示技术主要有以下几种:

  TFT屏幕

  TFT(Thin Film Transistor)即薄膜场效应晶体管,属于有源矩阵液晶显示器中的一种。

  TFT液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳,但也存在着比较耗电和成本较高的不足。深圳VA液晶屏


  IPS屏幕

  IPS俗称“Super TFT”,从名字可以知道,IPS是由TFT升级而来的一种技术,其本质还是TFT屏幕,只不过是采用IPS技术的TFT屏。相对于普通的TFT屏,它拥有可视角度大、色彩还原准确、触摸无水纹、环保省电等优势。


  SLCD屏幕

  SLCD是英文Splice Liquid Crystal Display的缩写,即拼接专用液晶屏,它是LCD的一个高档衍生品种,其特点是色彩更暖,更自然,适合人眼观看。


  2、OLED(有机发光二级管)

  OLED( Organic Light-Emitting Diode)指有机发光二极管,OLED无需背光支持,具备自发光性,同时拥有广视角、高对比、低耗电、高反应速率以及全彩化、制程简单等优点。深圳VA液晶屏

  按照驱动方式来划分,OLED可以分为被动式OLED(PMOLED)与主动式OLED(AMOLED)

  AMOLED屏幕

  目前用来做手机屏幕的OLED基本上都是AMOLED,它被广泛运用于手机、电视屏幕上。AMOLED具有自发光性、功耗低、广视角、高对比以及高反应速率优点,但是在阳光直射下很难看清楚,阅读效果比较差。


  Super AMOLED屏幕

  Super AMOLED是一种改进版的AMOLED屏幕,被大量的运用在三星手机上,但其实它并非三星的独家拥有的技术。Super AMOLED有很大的争议,一方面它比AMOLED操作更加灵敏,不但能在阳光下看清楚屏幕,还可以从任何角度看清楚并快速的反应。但是缺点也很明显,最大的不足是色彩的还原度差,色调艳丽不真实。


  讲了这么多,最重要的一点大家要记住,那就是手机屏幕只有LCD和OLED两种,TFT、 IPS、SLCD等都是屏幕显示技术。其次是不同材质和不同显示技术并没有绝对的好与坏之分,它们最大的区别是对色彩的还原能力有差异,还有功耗不同。

首先,先谈谈AMOLED与TFT-LCD的发光原理。请看下图:



从图看出来,TFT-LCD是通过Backlight(背光单元)发光,透过液晶控制打开关闭,然后透过不同的RGB彩色滤光片,显示不同的颜色。AMOLED则是自发光,通过RGB不同的发光体显示组合来显示不同颜色。深圳VA液晶屏

由于发光方式不同,TFT-LCD是需要背光,自然整体厚度要比AMOLED厚一点。



这张是张老图,虽然这两年TFT-LCD通过In-cell等各种技术来降低带触摸的整体厚度,但总的来说,AMOLED还是要比TFT-LCD薄。

但是也是由于AMOLED是自发光,就无法像TFT-LCD一样,将液晶注入进玻璃,而是通过蒸镀或者印刷的方式来将AMOLED的发光材料注入进AMOLED。

印刷的方式还在研发阶段。目前包括三星都是用的蒸镀的形式生产。

而三星为了让AMOLED蒸镀良率提升,采用了各种PenTile来生产。



为什么说PenTile可以提高良率?比如FHD分辨率为1920x1080,用PenTile就只需要做成1920x720的分辨率,就可以让用户看到1920x1080的效果。


不过毕竟是牺牲了部分的像素,在特殊的图案下,会有显示失真的问题,但那是自然图片,人为拍的图片,一般是不会发现这类失真。


很多人在宣传AMOLED的时候,都是宣传AMOLED比TFT-LCD省电,但中关村在线做过一个测试,得出的结论:通过对于AMOLED以及IPS两种不同的材质进行测试,虽然对于细分项目的计算方式不太相同,但是我们可以明显的看出AMOLED显示黑色时最省电,其次是绿色,最耗电的颜色是白色。


而另一方面,使用IPS屏幕的机型三种颜色的长时间显示都没有对电量消耗产生实质性的影响。深圳VA液晶屏


由此我们不难看出,使用暗色的背景或者桌面能够让手机能省点对于AMOLED屏幕确实可行的,并且效果确实很明显,但是对于IPS屏幕来说,因为显示结构以及方式的原因(使用背光灯),使用暗色系的背景更省电并不成立。


说到将亮度调暗,AMOLED颜色发黄也是一个问题。不过这些年,AMOLED的技术的演进,这个问题,也略有好转。


至于AMOLED的市场,由于AMOLED更薄,尽管AMOLED的价格偏贵,还是很多手机厂商想选用AMOLED。只是前两年Samsung因为自家Galaxy系列销量太好了,减少了国内品牌手机厂商的供货,从而导致国内厂商不敢使用。但近年来三星自家手机增长慢,而其AMOLED产能增加,从去年开始,降低AMOLED的价格,使得使用AMOLED的品牌手机越来越多。


而除了三星、LG、索尼,国内也逐渐有厂商开始做AMOLED,上海和辉,昆山国显,京东方,天马都开始做AMOLED,这使得AMOLED的价格也逐渐下降。

当然AMOLED的未来是一片光明,这也是各供应商开始做AMOLED的主要原因。AMOLED在未来有三个方向可以去关注:

1、柔性显示

这是AMOLED与TFT-LCD相比的一大优势。毕竟是自发光,不像TFT-LCD还有一层背光,所以TFT-LCD是无法做成可弯曲的。

2、印刷生产

用印刷方式可以让AMOLED变得更薄,更容易做弯曲屏。但目前印刷技术并不成熟,国内只有TCL在研究此技术。

3、VR

随着虚拟现实渐渐兴起,国内现在做虚拟现实的厂商也增多了起来。但是我经常听到有体验者向我表示:他戴上国外大厂诸如Oculus、Sony和Valve的VR头显的时候,体验十分出色,但是戴上国产的VR头显,不动的时候还好,一动起来就会让人极度眩晕,这是为什么?按照一般的看法,VR头显无非是戴在头上的显示器,晕动(Motion Sickness)到底是怎么回事?

下面我用几张示意图演示。



我们可以看到,左边这张图是真实的世界中,一个物体从左往右移动时眼睛看到的情况:随着时间的推移,物体的轨迹是一条线;而右边的图则是任何一种显示器显示出来的情况:物体的图像在每一个点显示一段时间之后,就跳到下一个点;它并非是连续的运动。

但是一旦当人的头部运动,那么人眼也会相对于显示的物体有相对的运动,这时物体在人眼中的轨迹就变了一个样子:



右图中头部往左转时,原来静止不动的物体的轨迹就变成了右图这个样子,不再是一个点,而是在每一帧结束之时跳回到它“应该”在的位置。然而人眼的视觉暂留现象则会保留上一帧和这一帧的图像,于是图像就会造成拖影,从而导致眩晕。

这时候为了避免眩晕,有两种方式:

1、假如我们仍然假设60hz的刷新率,头部转动速度为120度/秒,那么一帧内头部转动为2度,以DK2的分辨率,一帧内的延迟为19像素,这个时候头显显示的图像将会是相当模糊的。而分辨率越高,这个问题就越严重。

以人眼理论极限分辨率来计算,一帧内延迟会达到600像素。从60到90,到120,到200……可能最后到1000hz,那时我们的视觉系统就彻底分辨不出真实或者是虚拟了。深圳VA液晶屏

但显然我们现在无法将刷新率提高到1000hz,目前Oculus Rift CV1和HTC Vive采用了90hz刷新率,而Sony Project Morpheus采用的是120hz刷新率。

2、就是降低余晖(Persistence)。

余晖(Persistence)是一个在CRT显示器时期的概念。CRT显示器是电子束激发屏幕上的荧光粉发光,所以实际上CRT显示每一帧之内只有很短一段时间像素是发光的,其余时间像素是暗的,示意图如下:



可以看到液晶显示器,每一帧内像素总是在发光,所以液晶显示器就被称之为“全余晖”(Full Persistence)显示。



中间这张图只有一半时间像素发光;而右边这张图是理想情况下只有非常短的时间内屏幕在发光,也就是“零余晖”(Zero Persistence)。由于人眼的视觉暂留效应,刷新率足够高就不会察觉到屏幕只有每一帧很短时间发光。但是为了弥补亮度的不足,每一帧内像素发光的强度要大大提升。

低余晖显示对VR头显的意义在于,头动时物体的轨迹更加接近于物理世界的真实轨迹:



这时头部运动带来的拖影会大大降低。假设假设同样头部转动为120度/秒,头显刷新率60hz,一帧内屏幕发光2ms,以DK2分辨率和视角计,那么在发光2ms之内头部转动人眼所观察到的视觉延迟仅为2像素,眩晕感就随之而去。

但是我们都知道LCD的基本显示原理:通过让液晶翻转来选择性透过光线。这意味着LCD很难使用低余晖显示。



(TN-LCD的基本显示原理)

液晶翻转的响应时间最快也有2-4ms,而背光原理也导致LCD不能做到全黑。相比之下传统的CRT显示器是天然的低余晖显示。

想要解决这个问题,VR头显必须使用主动发光的显示屏,比方说OLED。由于其每个像素都是主动发光的,所以OLED屏幕可以做到低余晖。

所以说AMOLED还是有很多发展的前景。希望国产的AMOLED供应商早日可以大规模量产。深圳VA液晶屏

IPS/TN/VA  浅谈TFT技术分类


当前主流市场被LED背光显示器占据,制造成本中很大一部分是液晶面板。各厂商采用的面板材质都是采用TFT技术的LCD,具体分为三类:TN-TFT-LCD、IPS-TFT-LCD、VA-TFT-LCD。分类依据是液晶分子的排列方式和通电时的扭转方式。




液晶面板结构示意图

TN面板成本低、响应速度快、可视角度小、画质较差。当下主流的面板类型有IPS、PLS、PVA、MVA、TN等,每一类根据制造工艺和显示原理又会有进一步细分。仍旧采用TN面板会为性能牺牲色彩。这一点是令人不可接受的,同时也是广为用户唾弃的。


产品:C27F591F 三星 液晶显示器

2更为先进的面板技术出现


于是更为先进的面板技术出现,代表技术有IPS和VA,IPS面板是日立首先推出的,它利用液晶分子平面切换的方式来改善视角,制造上不需要外加补偿膜,可视角度大、颜色细腻,但是灰阶响应时间和黑白响应时间较长。深圳VA液晶屏




背光模块可以优化

VA面板分为由富士通主导的MVA面板和三星主导的PVA面板,后者是前者的继承和改良。MVA面板的液晶分子平时偏向某一个角度静止;当施加电压时,液晶分子改变成水平以让背光通过更为快速,大幅度缩短显示时间。PVA面板的液晶单元结构可以直接改变,以此获得优于MVA的亮度输出和对比度。








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