手机屏幕技术

手机屏幕技术浅述（TFT、SLCD、AMOLED、NOVA、IPS、ASV）

本文首发于 2011.12.13 ，原作者：欧阳洋葱     对手机本身不是特别关心的人对自己手机的屏幕采用何种材质并不在意，不过现在手机屏幕材质的多样化导致在不同手机上图像、文本显示的显著差异。―― 那些三星的粉丝整天宣扬他们的A 屏或者SA 屏有多牛叉。使用iPhone 的同人是否了解你们的屏幕材质相对三星又有怎样的差异。 不对屏幕材质进行参数和技术上的考察，我们从一些角度来谈谈屏幕技术队手机显示效果造成的差异。 一、手机屏幕分辨率 分辨率的概念特别简单。我们提一个概念叫像素，屏幕图像是由一个个小方格组合而成的，每一个小方格就是一个像素。如果屏幕分辨率是240x320 即表示这个屏幕的高为320 个小方格，宽为240 个小方格。―― 至于这个小方格有多大，跟屏幕大小有关系。对于同样240x320 分辨率的屏幕而言，屏幕尺寸越小即意味着显示效果越精细，因为一个体积内容纳同等数量的小方格时，小方格越小，肯定显示的精细程度越高。 试想一下，一块3.5 英寸的屏幕和一块4.7 英寸的屏幕，假如屏幕分辨率都是480x800 ，那肯定3.5 英寸的屏幕精细程度更高，而4.7 英寸的用肉眼更能分辨出小方格所造成的颗粒。 智能手机范畴内，早期我用过多普达565 ，这是比较早期的智能机，屏幕分辨率为176x220 ，这个制式的分辨率有时又称为QQVGA 屏。 所谓VGA ，是指分辨率为480x640 。早期QQVGA 之后所长期广泛采用的是QVGA 屏的240x320 分辨率屏。――QVGA 被诺基亚广泛采用。国人又戏称QVGA 分辨率的屏幕为Q 屏。（因为分辨率只有VGA 的四分之一，故称作QVGA ） 诺基亚鼎盛时期的N 系列机型悉数采用QVGA 分辨率，如NOKIA N95/N96/N73/N78 ，都是比较有名的机型，黑莓早期8 系列机型基本也都是这个分辨率。当时手机屏幕的大小大概在2.6' 左右。文本显示的精细程度，多少各位都有些概念吧。―― 也有一些例外，如多普达2004 年的机皇，D700 ，这款机子虽然配备了一块3.5' 的巨屏（当时来说，确实算是屏幕很大了），但分辨率仍只有240x320 ，各位就能想象颗粒感在这样的机子上有多强烈。（所谓颗粒感，即是用肉眼便能看出那些小方格- 像素，一格一格地排列。越低的分辨率对图片显示来说影响不大，但在文本显示上就能明确看出优劣了。） 在VGA 分辨率的发展历程里，还有一些不同的分辨率，如HVGA ，HVGA 的分辨率是320x480 （由于分辨率只有VGA 的一半，所以称作Half-VGA ）。HVGA 分辨率也曾被广泛采用，最有名的就是2007 年出现的iPhone ，iPhone 的1~3 代均采用了HVGA 分辨率显示3.5’ 屏幕。――HTC 早期机型都是这个分辨率，如HTC G1/G2/G3 。 纯VGA 分辨率屏幕随QVGA 铺陈，如诺基亚09 年的机皇N97 ，NOKIA 5800 音乐手机，多普达05 年的机皇D900 ，都采用了480x640 分辨率的屏幕。多普达在05 年后的大部分智能机在一个时间段内都是用了VGA 分辨率。 在VGA 之下，有一种分辨率为360x640 分辨率的屏幕，曾在一段时间内被诺基亚广泛采用，如比较有名的街机NOKIA 5230 ，以及诺基亚在前塞班时期的绝唱旗舰N8 和E7 。但在N8 推出之际，这种分辨率已经是比较烂的了，与时代并没有接轨。 去年比较盛行的一种分辨率被称为WVGA ，数值是480x800 （因比传统VGA 分辨率更宽，故得名Wide-VGA ）。去年的许多智能旗舰机都采用了这种分辨率，如HTC G7(Desire) 、HTC G10(Desire HD) 、三星i9000(Galaxy S) 、i9100(Galaxy S II) 等等。随智能手机发展，虽然这些机型都采用相同分辨率，但屏幕尺寸有差异，如HTC G7 是3.8' 屏，三星i9000 采用4' 屏，HTC G10 用了4.3' 屏。他们在文本显示精细程度上必定有差异。       WVGA 延伸开一个叫做FWVGA 的分辨率，480x854 （因比WVGA 更宽的16:9 ，得名Full-Wide-VGA ）。moto 去年的许多机型都采用了这种分辨率，如Moto Droid 、Milestone （里程碑）、Droid 2 ，诺基亚最新的NOKIA N9 以都用了此分辨率。 随着屏幕技术的发展，高分屏已经越来越普及，今年各品牌手机开始逐步采用qHD 分辨率的屏幕，540x960 。各品牌旗舰机已经纷纷采用qHD 分辨率的屏幕，如HTC G14(Sensation) ，moto Droid 3 、Droid Razr 。       qHD 的推广与iPhone 4 的发布不无关联，2010 年，苹果发布iPhone 4 时，把屏幕分辨率提升到一个智能机前所未有的高度(640x960, 3.5' 屏) 。这种精度的屏幕已令肉眼无法分辨像素颗粒，确实是对屏幕显示的革新。 到近期，三星的一批新机皇除用超过4.7' 的大屏，屏幕分辨率已经用到720x1280 。―― 要知道前两年一个17' 电脑显示器的屏幕也不过是这样的分辨率。现在却在不到5' 的屏幕上用如此高的分辨率，确实是对人们日益需求的手机屏幕显示的满足。 二、屏幕材质与技术简述 时下比较主流的手机屏幕无非分成LCD 与OLED 两种。其他所有屏幕技术与材质都是这两类的子类或延伸。以下所表述的屏幕名称技术中，通常认为，除ASV 外，其他各种都是屏幕名称，而ASV 属于屏幕技术（因为即便是夏普，也未皆用CPA 面板制造ASV 屏幕，在TN 、VA 等面板上皆有采用ASV 扩展可视角度的例子）。―― 有时也认为，所有提到的名词或屏幕都属于屏幕技术。但IPS 属于一种屏幕面板。有时，他们不应被放到同一维度进行比较。面板技术请见附录。另外在分类上，有时LCD 和TFT 的概念上有重叠，或互为包含关系。并且TFT 又被认为是所有LCD 面板的统称，在本文中，TFT 表示一种屏幕名称。 1.TFT 屏 代表机型： Moto Droid 1/2 、 Moto Defy 、 Moto Milestone                                                     moto Droid x2       TFT 与SLCD 都属于对LCD 技术的发展，尤其是SLCD ，属于LCD 的高级阶段。LCD 这种液晶屏的特点是不能自发光，因此必须靠额外的光源来照亮屏幕才能看到屏幕的显示内容。       TFT 属于较为早期的LCD ，moto 在自己的一系列手机上采用了TFT 屏。现在看来TFT 已经算是非常垃圾的屏幕了。相比其他各家技术，色彩表现黯淡、对比度差，亮度不高，可视角度也比较差。TFT 在早期STN 屏幕还大行其道的时候被认为是比较牛叉的，因为STN 屏的可视角度非常小，基本从侧面就只能看到漆黑一片。TFT 做了一个极大的提升，并且可做到对每个像素的单独控制，有较为迅速的反应力。――moto 的手机为什么屏幕看起来那么烂，就因为大量采用TFT ，而TFT 也是时下成本较低的一种屏幕了。里程碑、Droid 、defy 系列基本都采用了TFT 屏幕。 2.SLCD 屏 代表机型： HTC G7 (Desire) 、 HTC G11 (Incredible S) 、 HTC Mozart 、 HTC G14(sensation)                                                     HTC G7 有时SLCD 被认为是Super LCD 或Super Clear LCD 。有时SLCD 也被认为是Super LCD 的缩写。Super LCD 技术是索尼研制的。翻译过来就是超级LCD 。他被认为是LCD 的高档延伸。相较传统LCD 和TFT ，Super LCD 拥有更好的色彩表现力与对比度和可视角度。         S-LCD 已是三星与索尼共同合资研制的屏幕，索尼拥有优先供货权。索尼的自由液晶面板品牌BRAVIA ，亦属于SLCD 。实际上SLCD 的普及程度当今算很广泛，诸多HTC 手机皆用此超级LCD 屏幕，源自其表现优异的屏幕色彩和对比度，在LCD 中出类拔萃。 在言语表现上似乎不够力度，我讲自己感受很显而易见。HTC 的大部分手机都采用了SLCD 屏，如HTC G7(desire) 后半程、HTC G11(incredible S) 、HTC Mozart 、HTC G14(Sensation) 等等。―― 我用mozart 的时间比较久，mozart 属于典型的SLCD 艳丽的显示，在精彩程度上接近AMOLED 。―― 后来Mozart 丢了以后，改用HTC HD7 ，HD7 用的是普通TFT 屏，这两者的差异的一个天上一个地下的，绝不夸张，TFT 的色温似乎都有一些问题，在色彩还原上实在很朴质，和鲜艳一次绝缘。 许多评测机构有专门针对SLCD 和AMOLED 实测比对，在室内情况下，两者的色彩表现基本是不分伯仲的。 3.AMOLED(Super AMOLED 、 Super AMOLED Plus) 代表机型： 三星 i9000 （ Galaxy S ）、三星 i9100 （ Galaxy S II ）、 NOKIA N8 、 NOKIA N9                                                     NOKIA N9        AMOLED 屏幕属于OLED 屏的一个分支。OLED 的特点是像素自发光，这是跟LCD 屏的最大差异，OLED 上的每一个像素都是可以自己发光的，所以在前期的色彩表现上更均匀，可提供比LCD 更高的亮度。另外，由于像素自发光，所以在屏幕需要表现黑色时，黑色部分的像素可以完全不发光―― 这致使黑色黑得非常纯粹和透彻。LCD 屏幕上即便表现黑色，外部光源也会照亮黑色部分，致使黑色多少都不是那么黑。在白色亮度很亮而黑色又黑得黑彻底时，提供了LCD 所根本无法比拟的高对比度。 从这个层面来讲，AMOLED 几乎是时下最为出色的屏幕。AMOLED 技术掌握在三星手里，时至今日发展了三代，分别是早期AMOLED （代表机型为NOKIA N8 ），Super AMOLED （代表机型为三星i9000 和最早一批的HTC G7 ），Super AMOLED Plus （代表机型为三星i9100 ）。―― 三者分别对前一代进行了提升，如Plus 对SA 进行了子像素显示上的提升，令文本表现更加细腻。 这种屏幕时下热到什么程度呢，HTC G7(Desire) 第一批向三星订货后给出的都是AMOLED 屏，不过三星当时所能进行的AMOLED 屏幕产能不足，致使HTC 在第二批G7 生产时改用了Super LCD 屏幕。在机友眼里，似乎第一批G7 更值钱一些，即便Super LCD 也有不错的表现。―― 另外，去年iPHone 4 在制造的时候，苹果曾试图向三星下AMOLED 屏幕的订单，由于产能不足，三星拒绝了苹果的订购。 不过也正因为OLED 自发光的这种特性，分辨率的提升（或像素的增加，就是小方格变多）直接影响了屏幕制造的成本。所以今年三星的机皇i9100(Galaxy S II) ，分辨率仍为480x800 ，也是对成本的考虑。        LCD 的分辨率提升并不会对屏幕制造成本造成多大影响（虽然可能对处理器造成更大负担），所以为应对这个问题。三星采用了一种折中的解决方案。跟传统RGB 子像素排列方式不同，为了控制在像素上的成本，采用了一种名为Pentile 子像素排列的方法，在原本每个像素要求三个子像素时，把他简化为每个像素只有2 个子像素，并且靠借临近像素的子像素来显示颜色。        ―― 这种排列方式从根本上造成了AMOLED 屏幕在文本显示上的颗粒感非常强的问题。在同样是480x800 分辨率的SLCD 屏幕上，文本基本难以察觉颗粒，而AMOLED 却可以实实在在看得到一颗一颗的小颗粒，对像我这种对文本颗粒感比较敏感的人来说真是噩梦。所以通常，AMOLED 标的分辨率，其实际显示效果只有标配得2/3 都不到。 另外，由于子像素包含绿色非常丰富，所以AMOLED 屏幕的显示非常鲜艳，可能在实际色彩还原上存在比较重的偏差。当然，对用户而言，可能觉得屏幕表现更漂亮。        ―― 还有要说的是A 屏第三代，经由三星再度改进的Super AMOLED Plus ，目前用这种屏幕的机子还比较少，比较典型的就属三星自己银河系列里的第二款主力i9100 ，可以从他的表现发觉，Plus 对子像素排列进行了改进，似乎已经改为传统RPG 排列，所以i9100 上已经很难察觉颗粒问题。 相对而言，在设计上由于黑色时A 屏像素可全暗，理论上是比LCD 更为省电的。不过自发光白色高亮度比LCD 费电，而现在的大部分应用和网页都是白色，多少这是A 屏费电吃亏的根本。不过A 屏由于自发光，不需要外来光源，所以屏幕工艺更薄，制造超薄手机有优势。 4.IPS 硬屏 代表机型： iPhone 4 、 iPhone 4s                                                     iPhone 4        IPS 也属于LCD 的变种，因此IPS 也不会像素自发光。IPS 又被称作Super TFT ，实际上IPS 也是一种相对廉价的屏幕。使用IPS 硬屏最名声显赫的就是iPhone 4 、4s 。在向三星订购AMOLED 不成后，苹果转而向LG 订购了这种IPS 硬屏。IPS 本身是由日立研发的。        IPS 改变了传统VA 软屏幕的水平分子结构。并且IPS 硬屏是实实在在的一块硬结构屏幕，并非传统软屏上面加块硬玻璃，制造面板没有附加补偿膜，所以屏幕显示更加通透，显色更亮丽，另外IPS 最牛的地方在于乔帮主宣传的：可视角度非常广，超过170° 。 由于采用的是硬屏，所以手指触摸后，对屏幕的形变造成的影响更小，画面基本不会发生变化，图样逼真鲜艳。硬屏的分子复原速度快，所以极难造成残影的问题，而残影几乎是许多软屏的硬伤。所以实际上IPS 硬屏在动态画面上的表现具有非常稳定的优势。 不过IPS 屏有其固有问题，如漏光问题严重，且对黑色的表现很差，而且IPS 屏和其他屏幕相比功耗更大，所以在耗电上是个绝对的大户。 这里还有值得一提的是，苹果在制造iPhone 时还为IPS 硬屏加上了Retina 技术，基本是让每个像素包含四个子像素（传统为三个），令屏幕显示更加细腻，像素密度达到了326ppi （像素/ 英寸）。所以被称作视网膜屏幕。 5.ASV 屏幕技术 代表机型： 魅族 M9/MX 、小米手机 魅族MX          ASV 本身并不是一种屏幕材质，而是一种屏幕显示技术。asv 技术掌握在夏普手里。并且夏普几乎垄断了ASV 技术屏幕的生产。ASV 屏幕技术是基于CPA 液晶面板的。（传统意义上认为，在本文提到的其他各屏幕都属于材质，唯独ASV 属于一种显示技术；有时也认为，所有这些都属于屏幕显示技术，并非材质名称，他们只是基于不同面板） 首批引进国内ASV 的就是魅族的M9 ，当时魅族采用了与iPhone4 一样的分辨率640x960 。ASV 屏改善了传统TFT 屏的可视角度，以及响应速度，缩小液晶面板上颗粒之间的间距，增大液晶颗粒上光圈，得意让色彩显示更为出色。侧向可视角度略不及上面部分高端技术，而且在侧看时屏幕易产生偏色。 6.NOVA 代表机型： LG Optimus Black                                                     LG Optimus Black 我对Nova 没有太多了解，因为对LG 的了解也不是很多。NOVA 是LG 自己的技术。除了能提高亮度外，最重要的是极其省电。在相同亮度下，功耗几乎只有AMOLED 屏幕的一半不到。这对智能手机来说，屏幕作为耗电大户是值得考虑的。貌似有应用于3D 手机吧。 三、总结 其实网上对各显示屏的褒贬不一，而且机友对他们的表现也不一而足。并没有一个可靠的评分来确切表述各屏幕的优劣。不过在此我以自己的看法，做一个简单的讲述。 对比屏幕优劣需要综合考察，例如屏幕对比度、亮度、色温、色域，实际表现中的图片显示，色彩如何，以及文本显示等等。 首先可以肯定的是，TFT 绝对是其中最烂的一种屏幕。ASV 只是一种技术，并且在不同屏幕上，这种技术的表现也有比较大的差异，魅族算是在ASV 技术中做得比较优秀的。 在技术上，AMOLED( 包括Super AMOLED 、Super AMOLED Plus ）是最为先进的，不过前两者虽然在色彩表现上非常出色。不过文本表现比较烂，Pentile 排列方式造成其颗粒感过重的硬伤。 对于IPS 屏和AMOLED 而言，给我带来相同感受的是，iPhone 和三星i9000 是唯一在强烈阳光下仍看得比较清楚的屏幕，这一点上AMOLED 更有优势。―― 其他各种屏幕在太阳下面就跟垃圾一样，包括Super LCD ，虽然Super LCD 在室内的表现跟AMOLED 更为趋近，并且文本表现上更和谐，色彩还原比AMOLED 更真实。 我对AMOLED 没什么好感，因为我对颗粒感有比较强的敏感度。附录2 中附了某些评测机构对部分屏幕的比较，仅供参考。 随着分辨率的提升，如三星最新的旗舰机Galaxy Nexus 和Galaxy Note ，都已经开始采用720x1280 分辨率的屏幕，即便是试用Pentile 排列的Super AMOLED 屏幕，由于分辨率非常高，由其子像素排列方式造成的颗粒感虽然仍然能实实在在看得到，但已经淡化了许多，加上Plus 的进一步推广，OLED 成为未来已经非常了然。所以AMOLED 是基本发展方向，现在NOKIA 的新机采用这类屏幕，辅以他们的BCD(Black Clear Display) 技术，似乎屏幕的显示，阳光已经不是任何问题。 ---------------------------- 转载请注明作者：欧阳洋葱 附录1 ： LCD 几种面板技术 TN （TN+FILM ） IPS(IN-PLANE -SWITCHING) VA(VERTICAL alignMENT)VA 类面板又可分为由富士通主导的MVA 面板和由三星开发的PVA 面板，后者和前者的关系是继承和改良。 CPA （Continuous Pinwheel Alignment ） 代表夏普ASV 面板   附录2 （> 好于，～相当） 色彩鲜艳度 super AMOLED>AMOLED ～IPS>SLCD>TFT 色彩饱满度 super AMOLED ～IPS>AMOLED>SLCD>TFT 对比度 IPS ～SLCD>super AMOLED>AMOLED>TFT 可视角度 super AMOLED>IPS>SLCD ～AMOLED>TFT 显示细腻度 super AMOLED ～IPS>AMOLED>SLCD>TFT 阳光下显示清晰度super AMOLED>AMOLED>IPS>SLCD>TFT 色彩还原 IPS>super AMOLED>AMOLED ～SLCD>TFT 色彩柔和度 IPS ～SLCD>super AMOLED>AMOLED>TFT 省电量 super AMOLED ～AMOLED>SLCD>IPS ～TFT 视觉舒适度 IPS ～SLCD>super AMOLED>AMOLED>TFT