OLED和LCD屏幕的工作原理与优劣
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发布时间：2022-09-01 10:32
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时间：2024-08-15 15:19
本文大多数内容参考知乎大佬shieieiki的文章：
https://zhuanlan.hu.com/p/37651650
【嵌牛导读】介绍一下OLED和LCD屏幕的工作原理与优劣，这一部分虽然原理不复杂但是很繁琐，所以这里一些理论上的介绍我直接引用一下知乎大佬Shieieiki的科普文，在文末我将给出简单的总结，方便大家巩固一下原理。
【嵌牛鼻子】OLED、LCD屏工作原理及优劣
【嵌牛正文】
随着越来越多的手机用上了OLED屏幕，大家也开始逐渐了解起来了手机的屏幕，这篇文章呢将会用最简单的语言和图片，告诉你OLED屏幕和LCD屏幕究竟有什么差别。
要知道OLED 屏幕和LCD屏幕的区别，我们需要从运行原理上解释，所以我们先来了解一下这两者的运行原理。
这篇文章只针对大趋势下的LCD和OLED你非要拿那些个例的LCD和OLED来比，纯属杠精行为。
像素点的概念
首先，你看你的屏幕是一幅完整的图画，但实际上，你贴在屏幕边上看就会发现你的屏幕实际上是由无数个小点点组成的，每个小点点各自显示自己的颜色，拼出来了一幅完整的图片，因为每个像素点比较小，所以你的眼睛会误以为这是一张完整的画面。
每一个像素点有3个子像素——红绿蓝，我们知道三原色红绿蓝是可以调制出非常多的颜色的，我们的屏幕就是通过调整红绿蓝的三原色的比例来调出成千上万种颜色的。
屏幕的成像原理各位想必应该清楚了——屏幕由无数个点组成，每个点由红绿蓝三个子像素组成，每个像素点通过调整红绿蓝子像素的颜色配比来显示颜色，最终所有的像素点拼出你看见的画面。
LCD背光源与OLED自发光
以下内容比较难理解，但是我会尽量用最通俗的语言去解释，这个子标题的内容是全篇最重要的部分，理解了这一部分你就知道了OLED和LCD的区别了，所以，请务必一个字不落的仔细看。
首先这里放一张LCD和OLED的设计图，这个设计图是每个子像素的纵切截面图。
LCD的发光原理主要靠背光层，也就是上图中Back-light的部分，这部分通常由大量的LED背光灯组成，它只有一个功能，就是显示白光，但是白光不可能组成图像啊，于是我们在这个白色的背光层上加一层有颜色的薄膜，白色的背光穿透了有颜色的薄膜后就能显示出彩色了，但是我们是需要调整红绿蓝的比例啊，不能让光直接就射穿红绿蓝啊，所以我们在背光层和颜色薄膜之间加入一个控制阀门，这就是图片中liquid crystal的那一层，也就是我们所谓的液晶层，这层可以通过改变电压的大小来控制开合的程度，这样开合大的射出去的光就多，开合小的就射出去的光少，这样我们就可以控制白光的量，这样就可以调整红绿蓝的配比了。这个便是LCD屏幕的工作原理，他特别像什么，就是你拿着一个白光手电筒，前面放个可以旋转的不透明板子，前面再放个彩色塑料薄膜。
而OLED呢，OLED不需要LCD屏幕那样的背光层，也不需要控制出光量的液晶层，只要给他通电他就能亮，所以OLED就像一个有着无数个小的彩色灯泡组合的屏幕。
LCD的致命缺陷
LCD目前还有一个致命问题，那就是液晶层不能完全关合，所以如果LCD显示黑色的时候，会有部分光穿过颜色层，所以LCD的黑色实际上是白色和黑色混合的灰色，就像你拿一个白光手电筒射一个黑色的薄膜，穿过薄膜的光就会变成黑光吗？肯定不会，你从薄膜那一边看实际上就是亮度大幅度递减的灰色，而不是纯黑。
而OLED不一样，OLED显示黑色的时候可以直接关闭黑色区域的像素点，来达到几乎纯黑的效果。
另外由于有背光层的存在，所以LCD显示器的背光非常容易从屏幕与边框之间的缝隙漏出去，这就是常说的显示器漏光，LCD就不可能完全避免漏光现象，只能是严重程度了。
OLED屏幕的优势
厚度：LCD由于有背光层和液晶层的存在，他的厚度就要比OLED厚很多，所以OLED屏幕非常容易把手机或者显示器做薄，对于显示器没什么影响，对于手机来说就是质的飞跃，更薄的屏幕就允许你塞入更多的元器件去提升其他部分的体验。
可弯曲程度：还是因为液晶层和背光层的存在，LCD屏幕就不可能大幅度弯曲，而OLED几乎可以和折纸一样随便折，三星的曲面屏就是靠着OLED技术做支撑的。要注意的是这里说的是大幅度弯曲，台式机那些曲面屏幕还是LCD，你可以发现弯曲的程度都不大，OLED是可以和纸一样对折的。
色彩：对比度指的是白色比黑色的比值，对比度越高画面颜色越浓，LCD由于有背光层，黑色不是纯黑，所以对比度很难做高，OLED黑色不发光，所以可以直接关闭黑色区域部分像素点，这时候黑色几乎为0，所以理论对比度可以说是无限。这里我就一句话概括OLED色彩，OLED是油画，色彩纯而细腻，LCD是水彩笔画，色彩朦胧而且淡。我觉得普通人都是一眼就能分辨出高端OLED和LCD的区别的。
单独点亮：LCD打开就是整个背光层全部打开，所以LCD要么全开要么全关，而OLED每个像素点都是独立的，所以OLED可以单独点亮某些像素点，利用这个特性可以做到一个非常方便的功能——息屏提醒（aways on display），在屏幕关闭后，以低亮度点亮几个像素点来显示时间，点亮，以及通知，所以三星手机可以在不开启屏幕的情况下知道是什么应用来了消息，双击消息图标还能点亮屏幕。这个功能可以大幅度减少点亮屏幕的次数，间接省电了。一旦用习惯，你就会爱上这个功能。
耗电程度：OLED由于像素点独立工作，该亮的亮，该暗的暗，该灭的灭，LCD无论显示什么颜色都是背光全开，所以LCD注定耗电，下图中坚果R1和小米mix2s还有黑鲨都是LCD屏幕，在长时间视频播放下续航可以看见明显吃亏。
屏幕响应时间：我们知道画面的颜色是由像素点显示来的，而像素点从颜色1变成颜色2是需要时间的，这个时间被我们称之为灰阶响应时间，如果灰阶响应时间太长，在画面快速滑动的时候像素点来不及从颜色1变成颜色2而导致出现画面残留，视觉上就会出现拖影，拖影极其影响视觉观感，OLED屏幕除了在纯黑背景下显示白字会产生拖影外，日常使用几乎没有拖影的感觉，而LCD屏幕，哪怕是苹果的顶级LCD，该拖影还是拖影，而且LCD的拖影还会受到温度的影响，温度越低拖影越严重。
OLED屏幕的劣势
吹了这么久OLED，我们现在来说说OLED相对于LCD的不足。
烧屏：OLED的缺陷也是明显而且致命的，LCD屏幕基板是无机材料，而OLED是由有机分子薄膜组成的，而有机材料的寿命是无法和无机材料抗衡的，因此OLED的寿命是不如LCD的，而且更为致命的是，OLED由于每个像素点是自发光，而不是LCD那样整块全部亮，这就会导致OLED每个像素点工作的时间不一样，有的像素点显示蓝色的时间长，那么他的蓝色衰减就会比其他像素点多，日后再显示蓝色的时候这一个像素点的蓝色就要比其余的淡一点，同样的红色和绿色也是一样，所以OLED非常容易发生一个现象就是烧屏（屏幕老化不均匀导致的残留）
但是呢，烧屏是一个非常长的过程，水滴还石穿呢是吧，一般情况下，只要日常使用控制手机亮度在60%以下，而且保证手机屏幕别长时间一直显示一个画面，都能出现保证肉眼可见的烧屏在3年后，而到了那时候手机基本就要换了，这时候烧了也无所谓了。而且三星的OLED如果保修期内烧屏是可以免费换的哦。
频闪：屏幕是需要控制亮度的，对于LCD，我们直接通过调整背光层的电压就能控制亮度（DC调光），而OLED在低电压下会出现不均匀的果冻效应，所以OLED就不能采取控制电压调整亮度，OLED控制亮度的方法就是不断的开关开关开关，开关的次数高到一定程度了肉眼就无法看出来了（PWM调光）。觉得文字难理解的直接看视频吧。（https://www.bilibili.com/video/av22353581/?p=2）
PWM调光实际上屏幕的亮度是固定的，他是通过改变点亮屏幕的时间来调整连读的，假如屏幕亮度100%，那么全部周期内保持屏幕打开就行了，假如亮度80%，那么一个周期内80%的时间打开屏幕，20%的时间关闭屏幕，假如50%亮度，那么一个周期内50%的时间打开，50%的时间关闭就行了。而低亮度下，由于屏幕关闭的时间过长，我们的肉眼就会很明显的发现屏幕是在一开一关，其实很多人的误区是以为屏幕的频闪频率变低了，实际上不是啊，是因为屏幕关闭的时间太久导致黑场间隔太明显了。
所以，在低亮度的时候使用OLED部分人会感觉明显不适，我本身就算一个，低亮度下玩一会就会觉得眼睛难受，头晕，而且特别烦躁，很明显是OLED的频闪效应导致的，因此在选择OLED屏幕之前最好确定一下自己是否能接受低亮度的PWM频闪再做决定。要注意的是，其实很多低端LCD屏幕也是PWM调光，不要以为LCD就全是DC调光了。
像素密度低：上面我们知道像素点组成了我们的屏幕，因此在屏幕面积不变下像素点越多，你的屏幕越清晰，但是OLED的屏幕像素点排列方式会导致两个手机虽然分辨率一样，但是屏幕清晰度会差根号下1/3，所以在分辨率相同的情况下，OLED的屏幕是不如LCD清楚的，不过目前手机的屏幕已经相当清晰了，哪怕是1K分辨率的OLED都很难看出像素点，但是如果横向对比就需要取根号下2/3了。所以有句话是这么说的，无2K（2560X1440），不A屏（AMOLED屏幕）
总结
1.屏幕是由像素点组成，每个像素点由红绿蓝三个子像素组成
2.屏幕通过调整子像素红绿蓝的配比显色
3.LCD的成像原理是靠白色的背光穿透彩色薄膜显色
4.OLED成像原理是靠自发光，所以每个像素点都是可以独立工作的
5.LCD无机材料，OLED有机材料，所以OLED寿命不如LCD
6.OLED由于是有机材料，而且像素点独立工作，所以会发生烧屏
7.烧屏的本质是屏幕老化不均匀
8.OLED的色彩比LCD好很多，OLED是油画，LCD是水彩笔画
9.OLED屏幕几乎没有拖影，响应速度快
10.OLED屏幕采取PWM调光，低亮度下的频闪会使部分人会感到不适
11.OLED在相同分辨率下像素点密度是不如LCD的
12.OLED比LCD屏幕更省电，更薄，还可以大幅度弯曲
