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觸摸屏技術(shù)

技術(shù)帖:這才是一塊真正好的手機(jī)屏幕!秒懂

   屏幕作為智能手機(jī)與人交互的媒介,在手機(jī)技術(shù)中一直占據(jù)著十分重要的地位。作為消費(fèi)者的我們,在選購(gòu)手機(jī)的時(shí)候也會(huì)較多的關(guān)注一下屏幕素質(zhì),畢竟屏幕顯示與使用體驗(yàn)有著最直接的關(guān)系。

  不過(guò)看完各家廠商給出的屏幕參數(shù)后,相信會(huì)有不少人一臉懵逼:TFT是個(gè)啥?GFF又是個(gè)啥?看不懂,然后看廠商對(duì)顯示的一頓吹噓后下單,到手后卻發(fā)現(xiàn)顯示效果并不太好。這時(shí)候,我們有必要了解一下主流的手機(jī)屏幕材質(zhì)/工藝,拒絕被忽悠。

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  屏幕分辨率 真的是越大越好嗎

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  4K分辨率屏幕下顯示的內(nèi)容接近1080P全高清屏幕的4倍     首先,我們從最簡(jiǎn)單的屏幕分辨率講起。我們經(jīng)歷了屏幕分辨率的一路飆升,而這也就意味著隨著技術(shù)的發(fā)展與時(shí)間的演進(jìn),同尺寸的屏幕可以具有更多的像素?cái)?shù)。

  目前市面上能買到的屏幕分辨率從低到高主要有1280*720(720p/HD)、iPhone的1334 x 750、1920*1080(1080p/FHD)、2560*1440(2K/ Quad HD)、4096×2160(4K/Ultra HD),選擇不可謂不多,但哪種最才最適合普通消費(fèi)者使用呢?

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  441ppi與326ppi對(duì)比

  衡量一塊屏幕的顯示精度,分辨率只能算是一方面,因?yàn)槲覀冞€得考慮屏幕尺寸。我們用ppi來(lái)代表像素密度,ppi數(shù)值則意味著每英寸包含多少個(gè)像素點(diǎn)。4.7英寸的iPhone像素密度326ppi,這也是蘋果定義的視網(wǎng)膜屏幕。意思就是在一定的觀看距離上,人眼分辨不出屏幕的像素點(diǎn)。

  雖然這個(gè)數(shù)字并不準(zhǔn)確,但對(duì)于要求不高的用戶來(lái)說(shuō)夠用。5.5英寸的1080p屏幕像素密度401ppi,對(duì)于不挑剔的用戶來(lái)說(shuō)就已經(jīng)足夠清晰。

  那么5.5寸屏幕分辨率上2K或者更高的4K有必要嗎?其實(shí)以20cm的觀看距離來(lái)說(shuō),人眼分辨1080p和2K的精度差距并不大,單純的給出一塊小尺寸的1080p或者2K屏幕,也很難分辨出它到底是什么分辨率。而且高分辨率意味著高耗電、處理器的高負(fù)荷,這也是目前還有不少?gòu)S商不愿意上2K屏幕的原因,畢竟對(duì)續(xù)航和發(fā)熱控制都是考驗(yàn)。

 
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  Xperia XZ Premium

  當(dāng)然高分屏也有其存在的道理。索尼Xperia XZ Premium的4K屏幕就是一個(gè)比較典型的例子。早在Xperia Z5 Premium上索尼就開(kāi)始在4K領(lǐng)域試水,但當(dāng)時(shí)的4K顯示還過(guò)于超前,只能在照片、視頻中開(kāi)啟4K,被詬病很久,雖然索尼后來(lái)開(kāi)放了全局4K,但是依然沒(méi)有讓用戶們滿意。

  Xperia XZ Premium上更是支持HDR,顯示效果進(jìn)一步提升。就筆者體驗(yàn)來(lái)說(shuō),用其播放高幀4K視頻時(shí)可以說(shuō)是分毫畢現(xiàn),精細(xì)度上可謂十分驚艷。這時(shí)候再用VR眼鏡,顆粒感感人的1080p屏幕就可以扔掉了。

  綜上,手機(jī)屏幕分辨率并不是越高越好,選購(gòu)手機(jī)要看需求。對(duì)于一般的用戶來(lái)說(shuō),1080p的精度已經(jīng)足夠,而且省電、對(duì)CPU的負(fù)荷低。當(dāng)然,在影音方面有需求的,高分屏還是有必要的,但要注意的是,高分辨率的資源也是一個(gè)問(wèn)題。

  主流的手機(jī)屏幕材質(zhì)有哪幾種 又各自有什么特點(diǎn)

  手機(jī)屏幕要想顯示出我們所看到的文字、圖像,需要的就是R(紅)G(綠)B(藍(lán))這三原色。屏幕中的每一個(gè)像素都是具有完整的三個(gè)RGB次像素排列的,而屏幕上的每一種顏色都可以由一組RGB值來(lái)記錄和表達(dá),每一個(gè)像素的RGB分量都在0-255強(qiáng)度值的范圍之內(nèi)。只通過(guò)紅綠藍(lán)三種顏色,按照不同比例混合,就能呈現(xiàn)出我們所看到的各種顏色。

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  屏幕放大圖(圖片引自orlandobarrozo)

  如同前面所說(shuō),RGB各有256級(jí)亮度,用數(shù)字從0-255表示,其中0也是亮度數(shù)值之一,因此亮度值總和為256級(jí)。其中256級(jí)的RGB色彩能夠組合出大約1678萬(wàn)種顏色,因此我們經(jīng)??吹绞謾C(jī)屏幕參數(shù)部分寫有1600萬(wàn)色這樣的字眼。這些次像素在0級(jí)時(shí)亮度最弱,255級(jí)時(shí)亮度最亮,RGB三色數(shù)值相同時(shí)為無(wú)色彩的灰度色,RGB均為255時(shí)為最亮的白色,RGB均為0時(shí)則為黑色。

  當(dāng)然,這些紅綠藍(lán)小亮點(diǎn)是基礎(chǔ),但也僅只是屏幕的一部分,屏幕材質(zhì)與技術(shù)同樣決定著最終你眼中呈現(xiàn)出的是怎樣的顯示效果。主流的智能手機(jī)屏幕可以分為兩類:LCD(液晶顯示器)與OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)。

  TFT

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  LCD基本結(jié)構(gòu)(圖片引自wiki)

  LCD在顯示時(shí)需要背光的支持,而且光要透過(guò)兩層玻璃與基板與各種光學(xué)膜片、配向膜、彩色濾光片來(lái)產(chǎn)生偏光,在亮度和色彩上難免會(huì)有損失。而我們所說(shuō)的TFT則是Thin-Film Transistor(薄膜晶體管)的縮寫,在LCD中,TFT在玻璃基板上沉積一層薄膜當(dāng)做通道區(qū),通過(guò)薄膜晶體管技術(shù)來(lái)改善影像質(zhì)量。

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  TFT需要背光燈(圖片引自飛象網(wǎng))

  簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),TFT就是為每個(gè)像素配置一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件,可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控制每個(gè)像素。而且由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是相對(duì)獨(dú)立,還可以進(jìn)行連續(xù)的控制。TFT可以對(duì)屏幕上的各個(gè)獨(dú)立的像素進(jìn)行控制,從而可以做到高速度、高亮度、高對(duì)比度顯示屏幕信息,一般TFT的反應(yīng)時(shí)間約80毫秒,可視角度可達(dá)130度左右,在手機(jī)行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。

  TFT優(yōu)點(diǎn)就是在色彩飽和度、還原度方面都能達(dá)到視覺(jué)滿意的程度,以及在劃動(dòng)時(shí)反應(yīng)的速度也是可圈可點(diǎn)的。但其缺點(diǎn)也是比較致命的一點(diǎn)就是泛白的現(xiàn)象,而且功耗相對(duì)其他屏幕來(lái)說(shuō)也比較費(fèi)電。

  IPS

  IPS的全名是(In-Plane Switching), IPS技術(shù)的優(yōu)越性在于改變了液晶分子顆粒的排列方式,采用水平轉(zhuǎn)換技術(shù),加快了液晶分子的偏轉(zhuǎn)速度,保證在抖動(dòng)時(shí)畫面清晰度還能有超強(qiáng)的表現(xiàn)力,消除了傳統(tǒng)液晶顯示屏在收到外界壓力和搖晃時(shí)容易出現(xiàn)模糊及水紋擴(kuò)散現(xiàn)象。

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  IPS屏幕示意圖(圖片引自wiki)

  另外由于液晶分子在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),所以"IPS屏幕"擁有相當(dāng)好的可視角度表現(xiàn),上下左右的四個(gè)軸向方面,都可以做到接近180度的視角,相比傳統(tǒng)的TFT視角更好、色彩顯示也更加出色。不過(guò)魚(yú)和熊掌不可兼得,在響應(yīng)速度上表現(xiàn)一般,而且面對(duì)手機(jī)外觀日益輕薄化的時(shí)代,在模組厚度的控制方面略顯吃力。

  OLED

  OLED是Organic Light-Emitting Diode(有機(jī)發(fā)光二極管)的縮寫,與前面提到的TFT-LCD不同,OLED無(wú)需背光支持,具備自發(fā)光性,同時(shí)擁有廣視角、高對(duì)比、低耗電、高反應(yīng)速率以及全彩化、制程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。按照驅(qū)動(dòng)方式來(lái)劃分,OLED可以分為被動(dòng)式OLED(PMOLED)與主動(dòng)式OLED(AMOLED)。

  我們現(xiàn)在接觸到的OLED屏幕,基本都是AMOLED屏幕,而AMOLED本身也是OLED的一種,就好像我們說(shuō)IPS也是TFT-LCD一樣。而AMOLED也并不局限于智能手機(jī)這一類產(chǎn)品,三星和LG的電視產(chǎn)品中也會(huì)應(yīng)用AMOLED屏,因此也不存在所謂OLED應(yīng)用于電視、AMOLED應(yīng)用于中小尺寸屏幕說(shuō)法。

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  Pentile排列方式(圖片引自wiki)

  AMOLED采用Pentile像素排列的方式,這就導(dǎo)致在同樣的分辨率的情況下,相比較顆粒感要更強(qiáng)些。并且由于失去了背光的支持。因此他在屏幕的亮度方面只能以可以自發(fā)光的像素來(lái)支撐,因此在室外環(huán)境下 AMOLED屏幕的表現(xiàn)一般。

  目前AMOLED屏幕大致已經(jīng)發(fā)展到三代:AMOLED、Super AMOLED、Super AMOLED Plus。

  Super AMOLED相比傳統(tǒng)AMOLED而言取消了觸控感應(yīng)層和顯示層的架構(gòu)設(shè)計(jì),直接就是原生的觸控面板,從而可以帶來(lái)更加靈敏的操作,響應(yīng)速度是其他材質(zhì)的千分之一。

  此外,沒(méi)有玻璃覆蓋層還帶來(lái)了更佳的陽(yáng)光下顯示效果,色彩表現(xiàn)力更亮麗??梢哉f(shuō)是彌補(bǔ)了之前兩種屏幕材質(zhì)的所有缺點(diǎn)。一加手機(jī)上搭載的OPTIC AMOLED,本質(zhì)還是Super AMOLED,只不過(guò)是進(jìn)行了進(jìn)一步的調(diào)校。

  Super AMOLED Plus則進(jìn)一步改善了以前Super AMOLED屏幕Pentile像素排列的方式,RGB排列的更加細(xì)膩,解決了被廣大用戶所詬病的顯示顆粒大等問(wèn)題。 之后的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,顯示效果也在向更精細(xì)的方向來(lái)發(fā)展。

  簡(jiǎn)單的說(shuō),TFT、IPS這些都是屏幕顯示技術(shù),歸根結(jié)底仍然是LCD屏幕;各種AMOLED屏幕則是OLED的分支。無(wú)論是LCD還是OLED,都在隨著技術(shù)的提升而對(duì)顯示效果、能耗等進(jìn)行改進(jìn),只要不混淆概念,我們?cè)谫?gòu)機(jī)時(shí)也就能有效的放置被那些花里胡哨的宣傳語(yǔ)忽悠了。

  屏幕的顯示效果與貼合技術(shù)有很大關(guān)系

  有時(shí)候我們?nèi)タ词謾C(jī)屏幕的參數(shù),會(huì)出現(xiàn)這樣的參數(shù):InCell屏幕,這顯然不是我們剛才說(shuō)到的屏幕材質(zhì)或者顯示技術(shù)。其實(shí)這是屏幕貼合工藝的一種。

  最初手機(jī)屏幕通常采用非全貼合工藝,而由于屏幕各組件縫隙大有空氣層因此導(dǎo)致屏幕透光性不好,具體效果就是屏幕顏色發(fā)灰,屏幕進(jìn)灰的情況也是時(shí)有發(fā)生。而后來(lái)的屏幕全貼合技術(shù)就是采取技術(shù)手段減少各層之間的空隙,實(shí)現(xiàn)保護(hù)玻璃、觸控層和液晶層某一層或幾層更好的融合,實(shí)現(xiàn)更好的透光率。

  按顯示效果或者工藝成本分的話可以分為三類,On-Cell/In-Cell屬于高端層次,OGS /TOL中端,還有一種常見(jiàn)于目前千元機(jī)的就是GFF。

  GFF

  GFF全貼合比非全貼合屏幕先進(jìn)一點(diǎn),只是把非全貼合屏幕中間玻璃基板的觸控層改為薄膜基板(降低厚度),然后薄膜基板上下兩面涂上導(dǎo)電涂層,這樣可以大大降低整個(gè)屏幕厚度,提高屏幕的貼合度,所以嚴(yán)格來(lái)講GFF全貼合并不是真正的全貼合。

  GFF貼合有效解決了屏幕進(jìn)灰的問(wèn)題,但依然存在通透性不足,光線反射率高的問(wèn)題。就工藝而言,產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)成熟,成本較低,所以GFF貼合工藝被廣泛的應(yīng)用在千元機(jī)上。

  OGS/TOL

  OGS全貼合是指直接將觸控層做在了保護(hù)玻璃內(nèi),因此厚度進(jìn)一步縮減,同時(shí)由于觸控層挨著屏幕保護(hù)玻璃,所以觸控靈敏度有所提升。玻璃觸控層與顯示層之間通過(guò)水膠結(jié)合,通透性也變得更好。

  傳統(tǒng)觸控面板采用的是 G/G(Glass-Glass)和 G/F(Glass-Film-Film)解決方案,前者雙片玻璃的貼合良品率偏低,后者高階 ITO薄膜材料制造門檻較高且成本昂貴,兩者在厚度、重量和顯示效果上均未達(dá)到最優(yōu)。這時(shí)候TOL技術(shù)被積極發(fā)展。TOL 技術(shù),一體化電容式觸摸屏,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是用一塊玻璃同時(shí)承擔(dān)保護(hù)玻璃和觸控傳感器的雙重作用,這樣既節(jié)省廠商的物料和貼合成本,又減輕了屏幕重量和降低了厚度,增加了透光度。

  On-Cell/In-Cell

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  采用On-Cell工藝AMOLED屏幕的魅族PRO 5

  On-Cell是將觸控層做在了顯示層的上面,工藝難度相對(duì)較小,良品率也有不錯(cuò)的表現(xiàn),On-Cell技術(shù)除了能夠用TFT陣營(yíng)外,最常見(jiàn)還是用在OLED陣營(yíng),其中的代表是三星的AMOLED屏幕,不過(guò)采用了On-Cell技術(shù)的AMOLED和Super AMOLED屏幕,在息屏情況下,看上去總是黑得不夠徹底。所以O(shè)n-Cell只能最為過(guò)渡方案,未來(lái)不會(huì)成為主流,三星將憑借著在Super AMOLED技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)平穩(wěn)地從On-Cell過(guò)渡到In-Cell上。

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  TDDI技術(shù)

  In-Cell可以說(shuō)是這全貼合技術(shù)中工藝難度最高的一種,主要在于其將觸控層和顯示層融合在一起,整塊屏幕整體厚度進(jìn)一步下降,變得更加輕薄。In-Cell通過(guò)在顯示層加入了單獨(dú)的觸控IC來(lái)保證觸控功能正常運(yùn)作。魅族在MX6上采用的夏普Full InCell屏幕,采用了TDDI技術(shù),全稱“Touch and Display Driver Integration”,意思就是觸摸與顯示驅(qū)動(dòng)整合,它將原本一直分離的觸控IC、顯示IC控制電路合二為一,減少電路干擾和復(fù)雜堆疊,能帶來(lái)更高的集成度,屏幕因此變得更薄,顯示效果也更好。

  寫在最后

  看到這里,相信大家已經(jīng)對(duì)這些看起來(lái)高大上的屏幕材質(zhì)/技術(shù)有了一定的了解,而屏幕的顯示效果還得看屏幕的具體呈現(xiàn),比如色域、色準(zhǔn)、亮度、色溫、對(duì)比度等等。當(dāng)然,這些呈現(xiàn)效果也依賴于屏幕材質(zhì)和技術(shù)的基礎(chǔ),所以看完這篇文章后,消費(fèi)者就可以對(duì)廠商常見(jiàn)假大空的宣傳語(yǔ)有了一定的甄別能力,拒絕被忽悠。
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