拒绝被忽悠 手机屏幕材质/技术浅解析

    如果说以前的手机有细节有按键有各种元素的多方位组合，那么如今的智能手机猛地一看似乎只有一块屏。我们通过这块屏幕进行操作，也通过这块屏幕来查看信息。随着智能手机整体性能的提升，手机不再仅仅是一款通话用的设备，因此屏幕的重要性也是日益凸显。视频、图片、游戏，屏幕承载了太多内容，也难怪我们在购买一款智能手机时，会将屏幕当做选购的要素之一。

    但是我们对屏幕的了解究竟有多少？当一款手机发布时我们在意的无非是屏幕尺寸与分辨率，但你真的以为屏幕尺寸和分辨率就能决定一切？针对屏幕而言，那些看着让人头疼的字母组合之中谁代表着屏幕材质，谁又是面板技术？其实我们对屏幕的误解，一直比我们所想象的要深。

拒绝被忽悠 手机屏幕材质/技术浅解析

    手机屏幕要想显示出我们所看到的文字、图像，需要的就是R（红）G（绿）B（蓝）这三原色。屏幕中的每一个像素都是具有完整的三个RGB次像素排列的，而屏幕上的每一种颜色都可以由一组RGB值来记录和表达，每一个像素的RGB分量都在0-255强度值的范围之内。只通过红绿蓝三种颜色，按照不同比例混合，就能呈现出我们所看到的各种颜色。

像素，让屏幕呈现出我们所看到的一切（图片引自orlandobarrozo）

    如同前面所说，RGB各有256级亮度，用数字从0-255表示，其中0也是亮度数值之一，因此亮度值总和为256级。其中256级的RGB色彩能够组合出大约1678万种颜色，因此我们经常看到手机屏幕参数部分写有1600万色这样的字眼。这些次像素在0级时亮度最弱，255级时亮度最亮，RGB三色数值相同时为无色彩的灰度色，RGB均为255时为最亮的白色，RGB均为0时则为黑色。

 
441ppi与326ppi的两组对比图，左侧441ppi明显更细腻平滑

升级到2K平后，带来的是肉眼所难以分辨的进一步精细（图片引自aaparut）

    我们经历了屏幕分辨率的一路飙升，而这也就意味着随着技术的发展与时间的演进，同尺寸的屏幕可以具有更多的像素数。我们用ppi来代表像素密度，而ppi数值则意味着每英寸包含多少个像素点。在智能手机刚刚进入1080p时代时，我们用全球首款1080p机型HTC Butterfly与iPhone 5进行了对比，通过微距镜头拍摄屏幕并局部放大后可以明显看到441ppi的HTC Butterfly比326ppi的iPhone 5看起来更细腻，而从肉眼的角度来说，这也就意味着我们在观看屏幕时没有所谓的颗粒感，整体的视觉效果更加细腻平滑。当然，随着如今手机屏幕升级到2K级别，屏幕的细腻程度又有了进一步的提升，只不过我们肉眼是否真能看出差异就很难说了。

    当然，看到这里你就会意识到单以屏幕尺寸和分辨率来评判一款手机的屏幕好坏是有多么片面，这些红绿蓝小亮点是基础、但也仅只是屏幕的一部分，屏幕材质与技术同样决定着最终你眼中呈现出的是怎样的显示效果。而接下来，我们就来聊这些正题。

    我们平常在谈论手机屏幕时，经常提及的无非IPS与TFT，但IPS与TFT甚至都不是对等的关系，而“IPS材质”这种说法严格来说也是一种语意表达上的错误。在如今，主流的智能手机屏幕可以分为两类：LCD（液晶显示器）与OLED（有机发光二极管），这里我们先来看LCD。

LCD基本结构（图片引自wiki）

    LCD在显示时需要背光的支持，而且光要透过两层玻璃与基板与各种光学膜片、配向膜、彩色滤光片来产生偏光，在亮度和色彩上难免会有损失。而我们所说的TFT则是Thin-Film Transistor（薄膜晶体管）的缩写，在LCD中，TFT在玻璃基板上沉积一层薄膜当做通道区，通过薄膜晶体管技术来改善影像质量。TFT-LCD上层的玻璃基板紧挨着彩色滤光片，下层的玻璃基板则镶嵌有晶体管。当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，借以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素的明暗状态。同时，与上层玻璃贴合的彩色滤光片形成了我们前面所说的每个像素中所包含的RGB三色，进而构成了我们屏幕中所显示的色彩与画面。

    简单说完了LCD液晶显示屏，接下来要说的就是液晶面板的种类，或者说是面板技术。LCD可以分为单纯矩阵驱动与主动矩阵驱动。其中单纯矩阵驱动包含有TN与STN，而主动矩阵驱动则包含TN、IPS、VA、OCB。而在如今的智能手机市场中，TN与IPS算是比较主流的两种技术，VA则要更多的应用在电视产品中。

TN屏示意图（图片引自wiki）

    TN是Twisted Nematic（扭曲向列型液晶）的缩写，在液晶技术发明以来被广泛使用，在电子设备中占据主导地位。现在不少用户将TN屏等同于TFT屏，其实是一种概念上的误读与混淆。由于TN屏的生产技术成熟、价格低廉，如今仍然备受一些低成本手机青睐。同时，开口率高的TN屏在相同亮度下比其他方式更省电，8-15ms的响应速度也算是非常迅速。因此，在这些优点之下，即便TN屏有着遭用户所诟病的窄视角与颜色失真等弊端，也仍旧未能淡出如今的智能手机市场。

IPS屏幕示意图（图片引自wiki）

    IPS是英文In-Plane Switching（横向电场效应显示技术）的缩写，这一1996年推出的广视角技术能够有效改善当视角不佳时，TN屏中出现的色差问题与狭窄视野。IPS液晶的电极与液晶处在同一平面，能够得到上下左右178度的可视角度，这大大改善了TN屏所存在的问题。但与此同时，IPS屏也并非我们所想的那样毫无缺点。IPS屏的耗电量较高，除可视角度之外在其他方面没有明显改进，同时反应速度较慢，因此也算是有利有弊。

    在随后的1998年，日立推出了S-IPS（Super-IPS），除了有IPS原来的技术之外，还对反应速度进行了改进。1999年，LG-飞利浦以合资厂商身份加入IPS阵营，于2006年宣告破产后，IPS业务主要交由LG Display打理。

H-IPS对S-IPS进行了改进

E-IPS是经济版的H-IPS

    在此期间，日立于2002年推出了AS-IPS屏，在明暗比方面做出了非常大的改善。同一年，日立还推出了IPS-POR屏幕，并将其具体划分为H-IPS、S-IPS以及E-IPS。H-IPS（Horizontal IPS）最为明显的区别就是改变了S-IPS的鱼鳞状子像素排列，每个像素都呈笔直排列像素之间连成一条从上到下的直线，同时每个像素之间都拥有较以往更小的电极宽度。H-IPS相比S-IPS，小幅改进了对比度、色彩表现，属于价格相对较高一些的高端产品，而S-IPS则凭借较低的价格，拥有不错的性价比。E-IPS则被人们认为是经济版的H-IPS，对比度与色彩方面比H-IPS稍逊一些，色域达到72%，开口率减小，可视角度提高，大可视角度成为了E-IPS仅有的几个优点之一。

    后来担负起IPS大任的LG Display又在2012年推出AH-IPS，为显示效果带来更大的提升。AH-IPS相较于E-IPS在色彩、对比度及能耗方面做出了大幅度升级，进一步完善着用户的视觉体验。

    简单说完了LCD，接下来再来看OLED。OLED是Organic Light-Emitting Diode（有机发光二极管）的缩写，与前面提到的TFT-LCD不同，OLED无需背光支持，具备自发光性，同时拥有广视角、高对比、低耗电、高反应速率以及全彩化、制程简单等优点。按照驱动方式来划分，OLED可以分为被动式OLED（PMOLED）与主动式OLED（AMOLED）。

PMOLED与AMOLED（图片引自vankaizer）

    如果说OLED与LCD对等，那么PMOLED就像是我们前面提到过的、已经淡出市场的STN LCD。PMOLED不适合用于显示动态影像，反应速度也比较慢，虽然较为省电，但在尺寸方面有局限性。对于如今的智能手机用户来说，被限制在5英寸低分辨率的PMOLED明显不怎么讨喜，也无法满足用户需求。若要将PMOLED做大，则会出现为了维持整个面板亮度而提升每一个像素点的亮度、进而提高操作电流，导致寿命降低的现象。

    所以，我们现在接触到的OLED屏幕，基本都是AMOLED屏幕，而AMOLED本身也是OLED的一种，就好像我们说IPS也是TFT-LCD一样。而AMOLED也并不局限于智能手机这一类产品，三星和LG的电视产品中也会应用AMOLED屏，因此也不存在所谓OLED应用于电视、AMOLED应用于中小尺寸屏幕说法。

    AMOLED就是Active-matrix organic light-emitting diode的缩写，可以译为有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体。其中的AM指的是背后的像素寻址技术。

Nexus One所使用的Pentile排列方式（图片引自wiki）

    AMOLED显示由OLED矩阵分子电激后发出的存储或集成于TFT的光，控制流向每个像素的电流流向，每个像素上至少有两个TFT来控制这一持续电流。TFT背板技术对于AMOLED而言可谓关键，目前多晶硅与非晶硅都已应用于AMOLED。

    从优势上来讲，AMOLED具备自发光性，广视角、高对比以及高反应速率，同时AMOLED也被PMOLED具备更高的刷新率，因此也能够显著降低能耗。不过在阳光直射下，AMOLED的阅读效果并不是很好，因此三星的Super AMOLED则通过减少屏幕间距来实现更好的强光下显示效果。

传统MOLED对比Super AMOLED（图片引自百度）

传统AMOLED显示效果对比Super AMOLED Plus（图片引自CNET）

    Super AMOLED的触控是在面板上进行操作，无需通过空气层。同时与传统AMOLED相比，Super AMOLED拥有更亮的屏幕，能够减少太阳光反射并降低耗电，算是对传统AMOLED的一大改进。随后，三星在Super AMOLED之上又先后推出了Super AMOLED PLUS、HD Super AMOLED、HD Super AMOLED PLUS以及Full HD Super AMOLED、Quarter HD Super AMOLED，除了分辨率在提升之外，显示效果也在向更精细的方向来发展。

    就如同标题所说，我们今天在这里只是进行一个简单的解析，对于用户来说，只要了解到手机的屏幕材质分为LCD与OLED，其他均为屏幕显示技术就OK了。我们平时所说的“TFT”屏幕其实是一种概念的混淆，IPS也同样是TFT-LCD，而一直遭用户诟病的所谓“TFT屏”其实应该被称作TN屏才对，而OLED阵营通过RGB次像素排列带来不同的色彩风格。无论是LCD还是OLED，都在随着技术的提升而对显示效果、能耗等进行改进，只要不混淆概念，我们在购机时也就能有效的放置被那些花里胡哨的宣传语忽悠了。

我们对屏幕的了解究竟有多少？当一款手机发布时我们在意的无非是屏幕尺寸与分辨率，但你真的以为屏幕尺寸和分辨率就能决定一切？针对屏幕而言，那些看着让人头疼的字母组合之中谁代表着屏幕材质，谁又是面板技术？其实我们对屏幕的误解，一直比我们所想象的要深。