从LCD走向OLED,浅谈iPhone这次屏幕革新

说到近来火热的显示技术,OLED显示屏显然处于风口浪尖。特别是在苹果宣布iPhoneX采用的OLED显示屏消息后,这项技术更是受到了不少人的关注。OLED全称OrganicLight-Emitting Diode又称为有机电激光显示、有机发光半导体。由美籍华裔教授邓青云(ChingW.Tang)于1979年在实验室中发现。OLED显示技术具有自发光、 广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。但是,作为高端显示屏,价格上也会比液晶屏幕要贵。有留意苹果iPhoneX手机发布的人都知道,苹果公司在发布iPhoneX的时候如期发布了iPhone8iPhone8 Plus两款机型,iPhoneXiPhone8的最大区别在于配置了OLED全显示屏幕,而iPhone8iPhone8Plus仍然配置传统LCD屏幕。那么为什么要在8之后再发布X机型呢?X型号真的是正如苹果公司所想是一款未来” 型号吗?

LCD和OLED技术浅解

首先介绍一下我们一直在使用的LCD屏幕,LCD是液晶显示屏是LiquidCrystalDisplay的简称。 LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。纯粹的LCD并不会自行发光,它需要使用背光照亮整个显示区域。也就是说即使处于纯黑色的屏幕区域也能够获得相同的光线,只不过是因为被黑色的LCD像素遮挡因此不能看见显示的内容。而另一方面,这种新兴的OLED又是如何显示内容的?OLED,即有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode),又称为有机电激光显示(OrganicElectroluminesenceDisplay, OELD)。OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO),与电力之正极相连,再加上另一个金属阴极,包成如三明治的结构。整个结构层中包括了:空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时,正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合,产生光亮,依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色,构成基本色彩。OLED的特性是自己发光,不像TFTLCD需要背光,因此可视度和亮度均高,其次是电压需求低且省电效率高,加上反应快、重量轻、厚度薄,构造简单,成本低等,被视为21世纪最具前途的产品之一。 

由上面的介绍可以看出来, OLED屏幕在原理上与LCD屏幕的不同之处在于发光光源。当屏幕颜色显示黑色的时候,OLED屏幕可以做到完全不发光,而LCD屏幕即使在显示黑色时仍然需要背光灯在后台运作。这一机制的最直接效果就是,OLED屏幕可以显示出完美画面对比度,显示画面也将更为生动、真实。由于结构上OLED使用的材料更加轻薄简单,其厚度甚至可以小于1毫米,仅为LCD屏幕的1/3,并且重量也更轻。从结构上对比,OLED为固态结构,没有液体物质,因此拥有良好的抗震性,大大避免了手机误摔造成的爆屏。由于发光的的原理问题,OLED显示屏几乎没有可视角度的问题,即使在很大的视角下观看,画面仍然不失真。

打破对“屏幕”的理解

在OLED屏幕出来前,在人们印象中的显示屏仍然停留在坚硬平整的印象上。但当OLED出来以后,人们对显示屏又有了新的理解。众所周知,OLED屏幕可以被做成弯曲的屏幕。像三星S8等机型之所以是曲面屏就是因为采用了OLED屏幕,而LCD屏幕由于液晶的特性并不支持做弯曲。纵观近年来各大厂商展出的显示器产品,曲面显示产品近年来逐渐增多。从使用体验来说,曲面显示屏的确有其优势之处,当把屏幕弯成一定弧度之后可以实现几乎所有屏幕上的显像点与观众中央位置等距离,可以减少屏幕边缘的画面失真,这也是目前显示器厂家推广曲面产品的最大卖点。

从理论上来说OLED可以做到任意弯曲,然而碍于现实中技术的发展,目前市面上的曲面显示器都是固定曲率的,此外一些曲面显示器可能会出现有画面失真及变色的问题。另外一点让苹果选择采用OLED屏幕的原因或许就是,目前的屏内指纹识别技术只支持OLED屏幕,因为屏内指纹的扁平电缆可以做到跟屏幕扁平电缆做在一起。在以往推出的不少智能手机中,想要做到指纹识别功能只能通过手机正面的Home键。

不少厂家为了把手机的外形设置得更加简洁,特意取消了位于手机下方的 Home键把指纹识别转移到了手机背面。那么有没有一种方法是在取消额外的指纹识别按钮的情况下仍能做到手机的安全保密呢?iPhone X给消费者推出了两种解决方案:1、脸部识别 2、屏内指纹识别。如果一款手机要想使用屏内指纹解锁,那必然要OLED屏幕。原则上来说,OLED并不是屏内指纹的必要条件,但得益于OLED有着“超薄”的属性,加上指纹识别层,整个屏幕也不会显得太厚,而最重要的是OLED屏幕由于自发光的特性,使得各像素之间可以留有一定间隔,保证光线可以穿透(光学指纹识别就是依靠光线反射)。当然随着手机屏幕像素越来越高,如何保证光学指纹能够准确识别也是急需解决的问题。

真正“全面”的屏幕?

在iphoneX前,其实全面屏的定义已经在各大手机制造厂家之间流传开来,不过由于制造的理念不同,不同品牌智能手机的“全面屏”显示器也有所不同。当下的所有全面屏手机采用的面板分为两类,也就是LCD与OLED两大类。说起全面屏的概念,就不得不提起小米手机在16年推出的小米MIX。

小米 MIX

当时小米所提的全面屏采用了三面极窄设计,甚至摒弃了距离感应孔和扬声器开孔,前摄也被放在了机身下方,这也使得它拥有惊人的屏占比。随后三星则给出了另一种答案,采用了上下窄边的曲面屏设计,通过OLED曲面设计让两边甚至达到了无边框的效果。再来看看iphoneX的设计,可以说这款手机已经把除了前置摄像头和扬声器以外的地方全部用上了,在iphoneX这款智能手机上,我们甚至能看到两只“耳朵”显示了我们平常在手机上看到的电量、 时间、信号强度等信息让整部手机看起来拥有更加大的显示范围。

不断普及的OLED屏幕

因为OLED具备轻薄、省电等特性,因此从2003年开始,这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用,而对于同属数码类产品的DC与手机,此前只是在一些展会上展示过采用OLED屏幕的工程样品,还并未走入实际应用的阶段。但OLED屏幕却具备了许多LCD不可比拟的优势。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。

iPhoneX的发布可以说会让OLED屏幕在手机领域得到进一步的普及,之后肯定会有越来越多的手机厂商开始使用OLED屏幕,这就使得LCD的市场占比会减少很多。同时加上柔性显示技术的加入,OLED有望在未来引领手机屏幕的发展。近年来,OLED被普遍认为是替代 LCD(液晶)的下一代主流显示技术。 作为下一代显示技术,OLED显示技术将广泛运用于智能手机、VR、可穿戴设备、电视机、平板计算机、智能汽车等,整体市场前景广阔。据相关数据显示,预测2020年全球OLED出货量将达到9亿片,将是2015年的2.5倍。

OLED显示屏仍有不足

既然OLED显示屏这么强大,那么为什么到最近几年才开始普及这种显示屏呢?事实上,OLED屏幕也并非完美无缺,这一技术目前还存在诸如烧屏、色彩偏移等问题。其中,烧屏问题在苹果官网上也引入了说明:“从倾斜角度观看OLED显示屏时,您可能会注意到色彩和色度的轻微变化。这是OLED的特点,是一种正常的现象。在长期使用过程中,OLED显示屏也可能会显现出轻微的视觉变化。这也是一种正常现象,其中包括「图像残留」或「老化」。这一现象是指即使在屏幕上显示新图像后,显示屏也会显示微弱的残留图像。 在更加极端的情况下,例如长时间连续显示相同的高对比度度图像时,也可能会发生这一现象。我们设计的超视网膜显示屏可以减少OLED的「老化」效应,是业内首屈一指的显示屏。”因此,OLED的烧屏问题会大大减少屏幕的使用寿命。在目前OLED还不能进行大尺寸屏幕的量产,因此适用范围仅限于便携类的数码产品。另一方面,OLED屏幕的最大问题还在于成本,因为OLED的单个零件采购成本非常高,这或许也是iPhoneX售价居高不下的一大原因。

结语:就目前OLED显示屏的发展来看,OLED显示技术的前景是明亮的。相信随着技术的发展,OLED目前面临的如量产化,使用寿命等问题都会被一一解决,将来OLED会在人们的日常使用中得到更多普及。另一方面,LCD显示屏由于技术成熟和目前已经得到广泛应用的原因,相信仍会是未来一段时间内的主流显示屏幕。