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四类屏幕LCD、OLED、Mini LED、Micro LED对比显示技术、工作原理、优缺点

时间:2021-10-14 17:02:58 阅读:
随着显示技术的日益成熟,电脑、电视、智能手机等电子产品新型显示屏幕百花争艳,屏幕的改变,也是生活方式的改变。苹果设备从传统的LCD升级到OLED、Mini LED,未来,苹果很可能在Micro LED上取得巨大突破。我们一起看看这四类屏幕都有什么区别?
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随着显示技术的日益成熟,电脑、电视、智能手机等电子产品新型显示屏幕百花争艳,屏幕的改变,也是生活方式的改变。苹果设备从传统的LCD升级到OLED、Mini LED,未来,苹果很可能在Micro LED上取得巨大突破。我们一起看看这四类屏幕都有什么区别?

一、基本概念

1、像素

显示器上的画面是由无数的小点点拼凑出来的,这些小点点就是像素点。每个像素点由红绿蓝三个子像素组成。

通过调整红绿蓝三者的亮度比例,就可以调出各种各样的颜色。每个像素点各司其职,显示自己的颜色,从而拼凑出我们看到的完整画面。

2、分辨率

分辨率,就是像素点的数量。

3、屏幕像素密度

屏幕像素密度(pixels per inch,PPI),每英寸显示屏所拥有的像素数目。PPI 越高,像素大小越小,也就越清晰。

4、屏幕对比度

屏幕对比度,指的就是画面黑白明暗的亮度比值,对比度越高的画面看上去越鲜艳、色彩越浓郁。

二、各种屏幕的工作原理

1、LCD屏幕的工作原理

LCD(Liquid-crystal Display):液晶显示器。

LCD一个像素点的侧剖面如下:

从下到上依次是背光层(发射白光)、垂直偏光片、正极电路、液晶层(控制出光量)、负极电路、水平偏光片、彩色滤光片(改变光的颜色)。

液晶(Liquid Crystal,LC),指的是液态晶体,具有特殊的理化与光电特性。

LCD屏幕的工作原理:当我们给正极电路施加电压,电会穿透液晶层,连通负极电路,构成回路,电压会驱使液晶层发生偏转,液晶层就像百叶窗一样遮挡一部分光防止射出。通过控制电压的大小,就可以调整液晶层的偏转角度,分别控制红绿蓝每个子像素的亮度。通过亮度比例的改变,就可以混合出一切想要的颜色。

LCD背光层通常由几十到数百颗尺寸大于200μm 的LED灯珠组成。这些LED灯珠一开全开,一关全关,不能单独控制开关。LCD整个屏幕所有像素点共享一整块大的背光层。

由于液晶分子没办法完全闭合, LCD无法显示纯正的黑色。

2、OLED屏幕的工作原理

OLED(Organic Light-Emitting Diode):有机自发光二极管。OLED基本结构是在 ITO玻璃(正极)上蒸镀有机发光材料(依次为空穴层、发光层、电子层),在电子层上方有一层低功函数的金属电极(负极),整体构成如“三明治”的结构。

OLED屏幕的一个像素点的侧剖面如下:

发光层中的发光材料主要分为小分子材料与高分子材料两大类。小分子材料是目前主流的量产方案,主要包括发光层材料和通用层材料。不同的发光材料可以发出不同颜色的光。

OLED屏幕工作原理: OLED屏幕每个像素点也由红绿蓝三个子像素组成,通电即可发光。通过调整电压大小可以控制每个子像素亮度,三种颜色的亮度按不同的比例混合,就可以显示出想要的颜色。

由于OLED自发光,不需要背光源,每个像素点都可以独立控制开关,可以做到像素级控光。

与LCD相比,OLED屏幕的优点:

(1)可显示纯黑

由于液晶层不能完全关合,会有部分光穿过,所以LCD的黑色实际上是黑白两色混合的灰色。

(2)不漏光

LCD有背光层,LCD显示器的背光容易从屏幕和边框的缝隙漏出去,会产生漏光现象。

(3)近乎无限的对比度

对比度,指画面黑白明暗的亮度比值,对比度越高,画面越鲜艳,色彩越浓郁。

(4)响应时间短

动态画面意味着每个像素点需要快速切换颜色。

LCD屏幕的颜色切换是通过液晶层偏转完成的,液晶偏转和温度有关,温度越低,偏转速度越慢,在低温情况下,会出现明显的拖影现象。

OLED屏幕在彩色之间切换响应时间非常短,几乎没有拖影。虽然在黑白之间切换,花费的时间比其他颜色多得多,但仍比LCD屏幕颜色切换时间短。

(5)可弯曲

OLED屏幕比LCD屏幕薄很多,且可大幅度弯折。LCD屏幕由于背光层和液晶层是硬质基材,只能小幅度弯曲。

(6)功耗低

LCD只要打开屏幕,整个背光全亮,功耗较高。OLED屏幕每个像素点可以独立开关,功耗相对较低。

与LCD相比,OLED屏幕的缺点:

(1)寿命短

由于OLED使用有机材料自发光,容易老化、烧屏,屏幕寿命明显短于LCD。

(2)屏闪

OLED通常采用PWM调光,以快速开关屏幕光源的方式进行调光,在低亮度下会有比较明显的频闪,容易视觉疲劳。

(3)像素密度点低

LCD屏幕像素点采用的是RGB排列:红绿蓝三个子像素的数量和大小都相同。

OLED屏幕的像素通常采用Pentile钻石排列,绿色像素点的数量是红蓝的2倍,单个红蓝像素点比绿色像素点大。

由于排列方式的不同,同分辨率下OLED像素密度低。

3、Mini LED屏幕工作原理

Mini LED:次毫米发光二极管。

Mini LED,只是LCD屏幕背光技术的升级,本质上仍是LCD屏幕。

Mini LED将LCD屏幕背光层的LED灯珠mini化,每个LED灯珠尺寸约在50-200μm之间,这样背光层就可以塞下更多的背光灯珠,让屏幕获得更好的亮度和亮度均匀性。Mini LED将背光层分割成小块,通过LED芯片分区调光,从而改善LCD一直被诟病的黑白对比度问题,可以获得和OLED接近的显示效果,又避免了寿命等问题。

4、Micro LED屏幕工作原理

Micro LED:微型发光二极管。

Micro LED一个像素点的侧剖面如下:

Micro LED显示原理可以理解为将OLED中的有机自发光二极管替换成无机材料的LED灯珠,并将LED结构薄膜化、小型化(像素级)、矩阵化,并在一个芯片上高度集成的固体自发光显示技术。

Micro LED可以说集成了LCD和OLED的全部优势,具有画质高、能耗低、寿命长等显著优点,但制造工艺难度大,生产成本高。

在Micro LED成本大幅降低前,Mini LED将是高端显示屏的主流过渡方案。公司Mini LED背光目前主要面向中大尺寸电视背光市场,传言苹果今年10月发布的MacBook pro也将采用Mini LED。

责编:editorAlice

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