LCD還是OLED？——解析LCD與OLED的優劣

各位讀者在選購手機的時候最關注什么呢？是處理器？是系統？還是影像體驗？對于現代生活必不可少的手機來說，筆者認為其最值得關注的是它的屏幕，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別和類型呢？目前，市場上的主流屏幕材質分為兩大類：LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示屏）和OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極管屏）。那么這兩種屏幕具體有什么區別和它們的實現原理是什么呢？它們各自的優缺點又是什么呢？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，其結構可以大致簡化為7層結構，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發光的基礎，它負責輸出一個穩定的白光，而液晶層由正負極電路控制，正極電路和負極電路產生電壓，液晶層里面的液晶分子就發生偏轉，由偏轉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，可以通過調整紅、綠、藍三基色的顏色值，進而控制最終像素點呈現的顏色。這就是LCD屏幕的發光原理，通過控制液晶分子的偏轉，來控制子像素呈現的顏色，每個子像素各司其職，最終呈現出一幅色彩斑斕的畫面。

至于這種設計會有什么缺點，相信各位讀者已經多少發現了一些問題，筆者會在后文中，對比OLED和LCD優缺點時詳細為各位說明。下面我們繼續來看看OLED的發光原理。

對于OLED來說，其發光原理就相對容易了許多，OLED全稱是有機自發光二極管（Organic Light Emitting Diode），顧名思義，OLED的像素點不需要背光結構來發光，而是它每個子像素都有自己發光，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，關閉時整個屏幕一起關，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，關閉時整個屏幕一起關，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的優缺點。我們先來說一下OLED的優點：

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由于自發光的特性，結構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。在一些品質不高的LCD中，甚至在顯示純黑畫面時，接縫處會出現明顯的光暈，這個現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，這樣像素點不發光，就可以顯示純黑色了。因此大家會發現，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，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閉，這樣基本上OLED的續航要比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。

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來控制，但是偏偏液晶分子的偏轉速度和溫度的關系很大，溫度越低，液晶分子的偏轉時間就越長，因此，LCD在低溫下會出現非常明顯的拖影現象。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的特性如此優異，那對比LCD，OLED的缺點是什么呢？

第一，OLED最大的缺點，也是現在網絡上一直對OLED口誅筆伐的第一點就是，對比與LCD，OLED更加傷眼。目前主流的調光方式（調節屏幕明暗）有兩種，一種是DC調光，另一種是PWM調光。LCD屏幕就是采用DC調光，DC調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，只要調整開關時間的比值就可以了。假設一個燈一秒鐘開關十次，每次就是零點一秒，假設每次60%的時間開燈，40%的時間關燈，也就是0.06秒開燈，0.04秒關燈。如此循環往復，那這個燈的亮度就是60%，其它亮度同理。這種調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調光呢？這是因為OLED屏幕如果使用DC調光，在亮度過低的時候，電壓過低，屏幕就會出現和抹布一樣不均勻的效果，所以OLED屏幕不能用DC調光，只能用PWM調光。目前，也已經有不少國內外屏幕生產商，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即擁有優于DC調光低亮度顯示效果不佳的優勢，又克服了低頻PWM調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調光＞少在低亮度下玩手機。

PWM調光的頻閃

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，這種現象被稱之為燒屏，不僅如此，由于OLED名為有機發光二極管，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亮度衰減。傳統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，因此互聯網上也流傳著“無2K，不A屏（OLED）”的說法。

  最后總結一下，其實兩種材質的屏幕都存在各自的優缺點，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所取代，比如mini-led。