随着科技不断发展,手机屏幕发挥着巨大作用,屏幕的好坏直接关系到手机品质。在移动互联网时代,人们在处理大量信息时,小尺寸低分辨率屏幕已经无法满足消费者需求,因此大尺寸高分辨率屏幕成为众多手机的主流。
 
1974 年,世界上第一部手机诞生,但手机没有屏幕,很容易打错电话。1983 年,世界上第一部屏幕手机诞生。进入 21 世纪后,手机开始在我们的生活中扮演重要角色。手机的身材越来越小巧,屏幕却越来越大。
 
 
显示屏作为手机最重要的,显示输出设备,从最初的单色 LCD 显示屏幕,到 STN、CSTN 显示技术,再到 TFT 显示屏,显示技术几乎见证了手机产业的发展历程。就是这样一块小小的显示设备,却蕴含了无限的尖端科技与人类智慧的结晶。
 
随着科技不断发展,手机屏幕发挥着巨大作用,屏幕的好坏直接关系到手机品质。在移动互联网时代,人们在处理大量信息时,小尺寸低分辨率屏幕已经无法满足消费者需求,因此大尺寸高分辨率屏幕成为众多手机的主流。
 
单色 LCD 显示屏
手机的显示屏最初是单色显示屏,即黑白屏。由 CPU 控制液晶屏像素的“黑”与“不黑”,组成文字和图形。
 
 
1987 年,摩托罗拉 3200 作为第一款打开中国移动通信市场的产品。当时昂贵的售价和入网费用,让它成为了个人身份的象征。摩托罗拉 3200 具有一块可支持双行单色显示的屏幕,支持英文短信,英文电话薄,支持 DTMF 音频发送,缩位拨号。这款手机打开了黑白屏时代的大门。
 
STN 和 CSTN 显示屏
STN 是 Super TwistedNematic 的缩写,是我们接触的最多的 LCD 了,因为我们过去使用的灰阶手机的屏幕都是 STN 的。STN 型液晶属于被动矩阵式 LCD 器件,它的好处是功耗小,具有省电的最大优势。
 
CSTN 即 ColorSTN,彩色 STN 的显示原理是在传统单色 STN 液晶显示器上加彩色滤光片,并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素,分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色,就可显示出彩色画面。和 TFT 不同,STN 属于无源 Passive 型 LCD,一般最高能显示 65536 种色彩。
 
 
CSTN 一般采用传送式(transmissive)照明方式,传送式屏幕要使用外加光源照明,称为背光(backlight),照明光源要安装在 LCD 的背后。传送式 LCD 在正常光线及暗光线下,显示效果都很好,但在户外,尤其在日光下,很难辨清显示内容而背光需要电源产生照明光线,要消耗电功率。
 
STN 响应速度慢是它的致命伤,这就是很多采用这种屏幕的手机看起运行速度非常缓慢,其实是来自屏幕响应速度的迟滞。
 
TFT 液晶屏
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。它可以“主动地”对屏幕上的各个独立的像素进行控制,这样可以大大提高反应时间。
 
一般 TFT 的反应时间比较快,约 80 毫秒,而且可视角度大,一般可达到 130 度左右,主要运用在高端产品。所谓薄膜场效应晶体管,是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。
 
 
TFT 属于有源矩阵液晶显示器,在技术上采用了“主动式矩阵”的方式来驱动,方法是利用薄膜技术所作成的电晶体电极,利用扫描的方法“主动拉”控制任意一个显示点的开与关,光源照射时先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子传导光线,通过遮光和透光来达到显示的目的。
 
TFT 屏幕共分 65536 色、16 万色、1600 万色三种,相对于彩屏 STN 其显示效果非常出色。
 
IPS 液晶屏
 
 
IPS(In-Plane Switching,平面转换)技术是日立公司于 2001 推出的液晶面板技术,俗称“Super TFT”。IPS 面板最大的特点就是它的两极都在同一个面上,而不象其它液晶模式的电极是在上下两面,立体排列。由于电极在同一平面上,不管在何种状态下液晶分子始终都与屏幕平行,会使开口率降低,减少透光率,所以 IPS 应用在 LCD TV 上会需要更多的背光灯。
 
IPS 面板的优势是可视角度高、响应速度快,色彩还原准确,是液晶面板里的高端产品。该面板技术增强了 LCD 的动态显示效果,在观看体育赛事、动作片等运动速度较快的节目时能够获得更好的画质。和其他类型的面板相比,IPS 面板用手轻轻划一下不容易出现水纹样变形,因此又有硬屏之称。仔细看屏幕时,如果看到是方向朝左的鱼鳞状象素,加上硬屏的话,那么就可以确定是 IPS 面板了。
 
IPS 俗称“Super TFT”,从名字中我们知晓,IPS 屏幕是基于 TFT 的一种技术,其实质还是 TFT 屏幕,只不过是采用 IPS 技术的 TFT 屏,其主要是改变了液晶分子颗粒的排列方式,采用水平转换技术,加快了液晶分子的偏转速度,保证在抖动时画面清晰度还有很好的表现力,因此色彩表现比 TFT 更加优秀,细节表现更细腻,可视角度更高。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、环保节电等优势。
 
 

 

SLCD 液晶屏
SLCD 的全称为 Splice LiquidCrystal Display,意为拼接专用液晶屏,是 LCD 屏幕的一款高端衍生品种,其屏幕表现偏于暖色调,具备高对比度、高色彩还原度等特点,更适合人眼光看,而在 SLCD 屏幕上,最显著的特点是其使用寿命长达 5 万小时,几乎不用担心它的使用寿命。
 
 
由于 SLCD 的市场表,很快就衍生了多代产品,目前已经有第五代的 Super LCD,简称为 Super LCD 5,其通透性非常出色,饱和度也把控得很到位,得到很多用户的高度认可。
 
 
ASV 及 NOVA 显示技术
提到 LCD 屏幕的分支,不得不说 ASV 技术,这是由日本夏普公司研发的一项屏幕显示技术。该技术通过缩小液晶面板上颗粒之间的间距,增大液晶颗粒上光圈,可以提高图象质量,并整体调整液晶颗粒的排布来降低手机屏幕的反射,增加亮度、可视角和对比度。遗憾的是这项技术除了夏普自家在使用,很少授权给其他厂商。
 
 
在手机显示技术上,LG 公司则推出了 NOVA 显示技术,这项技术是一个增强技术,可以使 IPS 屏幕的亮度有效提升,使屏幕最高可以达到 700nit 的亮度,同时保持屏幕在高亮的情况下还能精确显示黑白原色,让用户在室外强光下也能拥有良好的阅读体验。最重要的是 NOVA 显示屏相比 IPS 屏幕还能减少 50%功耗。
 

 

OLEDAMOLED 及 Super AMOLED
OLED 屏幕
 
三星是最早开始 OLED 屏幕研发的厂商,至今发展已有十年时间。OLED(OrganicLight-EmittingDisplay,有机发光显示器)是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。OLED 发光原理是用 ITO 透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从 ITO 一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。
 
 
AMOLED 屏幕
 
AMOLED (全称:ActiveMatrix/Organic Light Emitting Diode)有源矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)被称为下一代显示技术。因为 AMOLED 不管在画质、效能及成本上,先天表现都较 TFT、LCD 好很多。这也是许多国际大厂尽管良率难以突破,依然不放弃开发 AMOLED 的原因。
 
 
在显示效能方面,AMOLED 反应速度较快、对比度更高、视角也较广,这些是 AMOLED 天生就胜过 TFT、LCD 的地方;另外 AMOLED 具自发光的特色,不需使用背光板,因此比 TFT 更能够做得轻薄,而且更省电;还有一个更重要的特点,不需使用背光板的 AMOLED,可以省下占 TFT、LCD 3~4 成比重的背光模块成本。
 
对比传统的 TFT 屏幕,AMOLED 具有反应速度快、对比度更高、视角广等特点,其触控效果,无论是精度还是反应速度,都比普通屏幕要高出不少,同时在功耗方面表现非常优秀。
 
Super AMOLED 屏幕
即使 AMOLED 拥有众多的优势,他们却不是手机显示领域的王者,因为在他上面还有一种性能极佳的 SuperAMOLED(魔焕炫屏)。
 
三星推出的全新魔焕炫屏 Super AMOLED(全称:Super Active Matrix/Organic LightEmitting Diode),相比传统 AMOLED 炫屏而言,摒弃了之前显示层、触控感应层及外覆玻璃层的层叠分离式设计,Super AMOLED(魔焕炫屏)的显示层、触控感应层和外覆玻璃层无缝贴合在一起。这使得 SuperAMOLED 面板更加纤薄,多点触控也更加灵敏易用,并且在对比度、色彩还原上进一步得到提升。简单的说,就是 AMOLED 的超强升级版!
 
 
Super AMOLED 属于第二代 AMOLED 屏幕,无论是在细腻程度、反光度、省电能力、反应速度上,都要比 AMOLED 高出不少,因为其屏幕色彩饱和度高,显示艳丽,被三星一直沿用于自家产品中。
 
另外,现在主流机型上面的 Super AMOLED 屏幕应用了 Diamond arrangement(钻石菱形)像素排列,其实也就是 Pentile 排列当中衍生出来的一种,但前者按照 RBG 以 1:1:2 的比例呈菱形排列,而后者以 RGBG 平行方式排列,前者可以更有效利用子像素,因此 Diamond arrangement 排列加入后相对于以往的 Pentile 排列能减少屏幕细节的锯齿感。
 
Super AMOLED Plus 屏幕
Super AMOLED Plus 曾经短暂存在过一段时间,它为改善早期 Super AMOLED 屏幕的细腻度而生,随着 Super AMOLED 不断成熟,Super AMOLED Plus 也逐渐退出历史的舞台。
 
OLED 屏的未来新玩法:从曲面屏到全包围屏、折叠屏
自从三星旗舰手机的“曲面屏”出名后,不少厂商也采用了这种“曲面屏”的设计。能够做到“曲面”关键在于 OLED 屏的“可弯曲性”,都说未来手机都会采用 OLED 屏,不过厂商们使用这种屏幕目的并只是为了“曲面”,还将有更多的玩法。
 
 
由于 OLED 可自发光,因此发光模组的去掉可以让机身更为纤薄,可见未来手机将更加薄,同时也能实现屏幕常亮技术。当然更关键是未来手机的屏幕或会采用全包围屏以及折叠屏的设计。不久前就有消息称三星还正在与 LG 寻求合作,希望能将 LG 的 OLED 屏封装技术应用在新机器上,以让手机屏幕更加“弯曲”,苹果则想到将 OLED 屏弯曲到 360 度,利用屏幕直接将机身两侧包裹。
 
 
有国外概念设计师还根据苹果这个名为“Flexible Display”的专利制作了渲染图,果粉们称之为:iPhone8 Edge。
 
 

 

OLED 屏更好的一个应用就是折叠屏,其概念都是利用 OLED 屏以让手机机身实现折叠,尽管目前来看这样的技术离我们很远,但相信很快将成为潮流。
 
 
手机屏幕的新出路:QLED 显示屏
 
随着屏幕的不断发展,出现了全新的 QLED 屏幕技术,QLED 是一种新型的发光技术,即量子点发光二极管。QLED 与 OLED 相似,同样具有自发光的特性,只是 OLED 自发光体是有机二极管,而 QLED 自发光体是量子点。
 
 
不过目前 QLED 仍在技术研发阶段,而 QLED 屏幕技术目前主要用于电视等大屏幕的领域,并且市面上的量子点技术只是在液晶技术的基础上,优化背光源,也就是我们所说的光致发光,其本质还没有达到自发光的特性,所以目前的 QLED 屏幕更像是 LCD 和 OLED 的结合体。现在看来,QLED 量子点技术还有许多技术难题需要厂商们来攻克。
 
不得不说,屏幕技术发展了这么多年,在显示效果上也有了质的提升。随着用户需求的不断提升,厂商也在屏幕这条道路上探索。就近几年的市场情况来看,OLED 屏幕的势头更胜。随着国产屏幕厂商纷纷在 OLED 屏幕领域发力,未来几年 OLED 屏幕将更加流行,但这并不意味这 LCD 屏幕将会退出历史舞台。同时,QLED 的面世,让未来手机屏幕行业充满了无限可能。