一起来看看LCD和OLED屏幕的实现原理

本文来自微信公众号：中兴文档

在选购手机的时候，你最关注手机的什么参数呢？

屏幕大小、屏幕样式、还是摄像头分辨率？。。。。。。

不知道有没有同学关注到手机屏幕的材质呢？

我们用手机玩游戏，刷视频，看直播。。。。。。 亲密接触的都是手机屏幕。

而手机屏幕的材质，直接影响着我们手机使用的整体感受。

那市场上都有什么类型的手机屏幕材质呢？

目前，市场上的主流屏幕材质分为两大类：

LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）屏

OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）屏

那这两种材质的区别是什么呢？我们选购时应该选哪一种呢？

一起来看看 LCD 和 OLED 屏幕的实现原理吧。

我们都知道屏幕都是由成千上万的像素点组成的，而每个像素点又是由红绿蓝三个子像素组成的。在 LCD 和 OLED 屏幕上看到的各种颜色，都是通过调整红绿蓝三个子像素的明暗程度，从而混合出变化万千的颜色。

目前的 LCD 和 OLED 屏幕，每个子像素至少都有 256 级的亮度，也就是说，这 3 个子像素可以混合出一千六百多万种颜色来。

那 LCD 和 OLED 各自是怎样实现的呢？

LCD 屏

LCD 屏幕的正常工作离不开背光层（发出白光）和液晶层（调节光线亮度）。

为更好的理解 LCD 屏幕的工作原理，我们先看一下 LCD 屏幕的结构，如下图所示。

其中，背光层包括反光板、导光板、LED 灯、扩散膜、棱镜膜。

反光板：类似于拍照时的反光板，将光反射回去，提高屏幕亮度。

导光板：把 LED 灯发出的线光源转换成面光源，使得屏幕亮度均匀。

扩散膜：类似于拍照时的柔光灯，对光线进行扩散，使光线变得更柔和。

棱镜膜：过滤掉不符合角度的光线，让光线角度更规范。

液晶层及其他各层材料也都在 LCD 的显示中起着不可或缺的作用。

底部（垂直）偏光片：只允许垂直方向的光通过，其余的光被过滤掉。

TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）：调节每个子像素（红绿蓝）的电压，以调整液晶分子的扭曲程度，从而控制子像素的亮度。

配向膜：用于夹住液晶。

液晶层：就像是一个调节阀门一样，控制出光的量和方向。

公共电极：用于向液晶层施加电压，维持整个像素的电压。

彩色滤光膜：由红、绿、蓝组成，让 LCD 屏幕可以显出各种各样的颜色。

顶部（水平）偏光片：只允许水平方向的光通过，其余的光被过滤掉。

通过以下动图可以看到，LCD 屏幕的具体实现过程。

1。 当我们点亮屏幕的时候，LED 开始发出白光，经过导光板，将线光源转换成面光源，使光线变得均匀，照亮整个屏幕（同时，左侧的反光板会将光反射回去，提高整体亮度）。

2。 光线经过扩散膜，让光进行扩散，面积变大，让光线更柔和。

3。 光线经过棱镜膜，只有符合角度的光线才会射出，确保光线在往正确的方向走。

4。 光线经过底部垂直偏光片，只让垂直方向的光经过，过滤掉其他方向的光。

5。 TFT 根据颜色显示需要，控制各个子像素的电压大小，电压大小影响液晶分子的扭曲程度，从而对透过液晶层光线的亮度和方向进行控制。

6。 透过液晶层的子像素光线经过彩色滤光膜，再通过顶部的水平偏光片，则在屏幕上看到了需要的颜色。

OLED 屏

OLED 屏采用了有机自发光材料，不需要 LCD 屏那样的背光层，也不需要控制出光量的液晶层，只要给它通电，有机自发光层就能发光，屏幕就能亮，所以 OLED 就像一个有着无数个小的彩色灯泡（一个子像素点类似于一个小灯泡）组合的屏幕，每个小灯泡都可以被独立控制。

OLED 屏幕的结构如下图所示。

组成 OLED 屏幕的各层材料的作用：

塑料基板：用于支撑承载 OLED 屏幕。

电极：用于为发光层施加电压。

发光层：每一个子像素的发光层都类似一个小灯泡，可根据需要发出屏幕所需的光。

相对于 LCD，OLED 屏幕的结构少去了很多器件，显得简洁很多。因此，OLED 像素点工作原理也变得简单。

1。 在电极两端施加电压，电子就会在发光层结合，红绿蓝各子像素发出光。

2。 红绿蓝子像素的光进行混合后，则在屏幕上得到了各种所需的颜色。

LCD 屏和 OLED 屏的优劣势

对比 LCD 屏和 OLED 屏的实现方式，我们可以看出两者最核心的区别是：OLED 屏幕没有背光层和液晶层，所有的像素自发光，而 LCD 屏幕需要背光层的照射才能发光。

正因为 OLED 比 LCD 少了背光层和液晶层，使得 OLED 相对 LCD 具有以下优势：

屏幕厚度：OLED 可做得比 LCD 屏幕更加轻薄，有利于对手机整体厚度的控制，而更薄的 OLED 屏幕就允许加入更多的元器件来提升其他性能。

可弯曲度：由于 LCD 背光层和液晶层的存在，导致偏厚的 LCD 屏幕无法大幅度弯曲，而轻薄的 OLED 屏则可随意大幅度弯曲，在手机尺寸限制下，可通过曲面屏、折叠屏等实现更大屏幕的显示效果。

色彩：由于 LCD 的液晶层无法完全闭合，所以当 LCD 显示黑色的时候，仍会有部分光穿过滤光片，因此 LCD 的黑色实际上是白色和黑色混合的灰色，就像一个白色手电筒射过一个黑色的薄膜，穿过薄膜的光不会变成纯黑的光，而是亮度大幅度递减的灰色。而 OLED 显示黑色的时候，可以直接关闭黑色区域的像素点，可达到纯黑的效果。

而对比度是指白色与黑色的比值，对比度越高，画面颜色越浓厚鲜艳。由于 LCD 的黑色不是纯黑，所以对比度很难做高。而 OLED 可做到纯黑，即黑色几乎为 0，那么理论上对比度可达到无限。因此 OLED 显示就像油画，色彩纯而细腻，LCD 显示就像水彩笔画，色彩朦胧而淡雅。

耗电程度：OLED 的每个像素点（小灯泡）独立工作，需要显示的就亮，不需要显示的就灭，而 LCD 无论显示什么颜色都是背光全开，因此 OLED 比 LCD 省电。

当然，OLED 也并非十全十美，相对于 LCD，OLED 也存在以下缺陷：

屏幕寿命相对短：LCD 屏幕采用的是无机材料，OLED 屏幕采用的是有机材料，而无机材料的老化速度比有机材料的老化速度慢很多，因此 OLED 屏幕使用寿命是比 LCD 屏幕短的。

烧屏：OLED 屏幕每个像素点是自发光，而 LCD 是整块屏幕亮，因此 OLED 屏幕每个像素点的工作时间不一样，可能产生屏幕像素点老化不均匀导致烧屏的现象。烧屏是指屏幕上出现残影的现象。但是烧屏需要一个非常长的过程才会出现，一般情况下，只要日常使用时控制手机亮度不要过高，且手机屏幕不长时间显示一个画面，OLED 屏幕同样使用几年是没有问题的。

屏闪：屏幕需要进行亮度控制。对于大多数 LCD 屏幕，直接调整背光层的电压就能控制亮度了（DC（Direct Current）调光），而 OLED 屏幕不能通过调整电压控制亮度，需要不断的开关屏幕来控制亮度（PWM（Pulse Width Modulation）调光），即屏幕亮度出现闪烁，可能会使眼睛感觉不适。但当开关的频率足够高时，肉眼也无法感受到屏幕的开关动作了。

我们看到，LCD 和 OLED 各有优劣，不宜直接宣称谁就一定更好，因此当前市场上的手机也是两种屏幕都大量存在。

这里，我们综合选购手机的性价比等各种因素，对 LCD 和 OLED 屏幕做个简单对比。

LCD 屏和 OLED 屏的分类

关注过手机屏幕材质的同学，一定有注意到，除了 LCD、OLED，还常见到 TFT、 IPS、SLCD、AMOLED 等一些字母组合，它们并非代表不同的屏幕材质，而是 LCD 和 OLED 的不同显示技术。通常情况下，常见的 LCD 显示技术有：TFT、IPS、SLCD。常见的 OLED 显示技术有：AMOLED、Super AMOLED。

为对不同显示技术进行区分，我们简要介绍各显示技术的实现方式和效果。

LCD 常见显示技术

TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）：为每个像素都设有一个半导体开关，每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因此每个像素都相对独立，并可以连续控制，不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以 TFT 液晶的色彩真实、亮度好、层次感强、颜色鲜艳，但也比较耗电。

IPS（In-Plane Switching，平面转换），也称为“Super TFT”，显示效果通透、亮丽，可视角大，可以达到接近 180° 的可视角度，且触摸无水纹、环保省电。

SLCD（Splice Liquid Crystal Display，拼接专用液晶屏）是一个完整的拼接显示单元，是 LCD 的一个高级进阶版本，特点是色彩更暖，还原真实，更自然，适合人眼观看，使用寿命长。

OLED 常见显示技术

AMOLED（Active Matrix OLED，主动式 OLED）使用的是主动式发光的技术，即屏幕上的每一个像素既能完成显示色彩的功能，还具有自发光的特性。这样在任何一种背景下并不是屏幕上所有的像素都在发光，纯黑地方像素既没有显示也没有发光，这在很大的程度上节省了电量，也对手机屏幕进行了很好的保护。AMOLED 的自发光技术使得屏幕色彩更丰富、屏幕显示更亮，即使在白天户外也可以清晰的看到屏幕显示内容。同时，更薄的 AMOLED 具有更快的反应速度、更广的视觉、更高的对比度。

Super AMOLED：与 AMOLED 相比，Super AMOLED 取消了玻璃覆盖层，使得面板比 AMOLED 更薄。因为少了一层阻隔，屏幕触控也更灵敏，显色也更亮丽了。同时，Super AMOLED 在可视角度、显示细腻度和色彩鲜艳饱和度方面都有不错的表现。

关于常见手机屏幕材质的内容，小编今天就介绍到这里了，相信你也对自己手机屏幕有了一定了解，在选购手机时也有了一些的参数指导。

当然，除了文中提到的材质，市场上还有 ASV、NOVA、TN 等其他材质应用在不同厂商的手机中，今天就不一一介绍了。