混合运算lcd显示_光影斑驳的世界初篇—LCD和OLED显示技术概述

      硬件产品作为一种工具&＃xff0c;从起初文明伊始基本的人与人之间的互动&＃xff0c;逐渐发展为当下科技文明时代所普及的人机交互&＃xff0c;再到即将到来的5G时代、AIOT概念下的物物互联。其本质一直是以人为核心所形成的交互和生态圈&＃xff0c;最主要的交互形式也仍未跳出视觉&＃xff0c;听觉和触觉三种最主流的交互形式。其中视觉一直以来是人们获取信息、感知、交互的第一选择。而显示技术代替印刷技术成为知识、信息传播的主要途径&＃xff0c;已有100多年的历史。今天和大家分享内容是目前市场最为主流的两种显示技术—LCD和OLED。

二、光与显示技术

        在介绍显示技术发展前&＃xff0c;首先要介绍光。

       光是存在于自然界的一种横波&＃xff0c;具有偏振性。根据牛顿的光学色彩论&＃xff0c;RGB作为光的三原色&＃xff0c;这三种颜色的组合&＃xff0c;几乎能形成所有的颜色。光线会越加越亮&＃xff0c;两两混合可以得到更亮的中间色&＃xff1a;黄&＃xff0c;青&＃xff0c;亮紫。三种等量组合则可以得到白色。而这个基本的原理&＃xff0c;恰恰是目前所有显示技术的理论基础&＃xff0c;即所有显示技术参数(对比度、色域、亮度等等)的核心显示参数全部取决于光的色彩和亮度。

       目前市场上主流电子设备应用的显示技术主要有两种&＃xff0c;LCD和OLED。其中OLED又分为刚性OLED和柔性OLED两种,刚性OLED屏幕和LCD屏幕单纯从外观上的差别主要是BM区(即我们通常所说的显示黑边)更小&＃xff0c;整体更为轻薄&＃xff0c;柔性OLED从外观上相对而言则更容易区分&＃xff0c;大多以3D曲面屏、瀑布屏、折叠屏等新的外观形态所呈现。以手机产品为例&＃xff0c;绝大多数入门级产品都采用LCD屏幕&＃xff0c;部分高端产品采用OLED&＃xff0c;而搭配柔性OLED面板的产品绝大多数都为各家的旗舰产品&＃xff0c;最近处在行业热点的折叠屏也只是柔性屏之中更为激进的一种技术实现。

       最早兴起的显示技术是曾经风靡一时的CRT显示&＃xff0c;CRT显示技术起源于1897年&＃xff0c;不过目前已经几乎被淘汰。

 (CRT电视机)

       2000年&＃xff0c;取代CRT显示王座的下一代显示技术是LCD。LCD显示技术起源于1964年&＃xff0c;发展到今天也依然作为整个消费电子领域(手机、电脑、电视机、触控一体机、商显)最主流应用的显示技术&＃xff0c;不过随着柔性显示概念的普及和OLED技术的日益成熟。三星、LG等显示巨头也在今年官宣将停止后续小尺寸LCD屏幕的加工和生产&＃xff0c;也有消息称今年发布的Iphone 12将全部搭载OLED屏幕&＃xff0c;不知“LCD永不为奴的呼声”在多久的将来会消失不见&＃xff0c;且行且珍惜。

      LCD&＃xff1a;(Liquid Crystal Display 的简称) 液晶显示器。LCD整个模组是以LED背光模组作为光源输入&＃xff0c;通过电压控制液晶分子旋向进而控制显示亮度&＃xff0c;将最亮与最暗之间的亮度变化&＃xff0c;区分为若干份&＃xff0c;就是我们通常说的灰阶&＃xff0c;以8bit panel为例&＃xff0c;能表现2的8次方&＃xff0c;等于256个亮度层次&＃xff0c;我们就称之为256灰阶。在有了亮度控制之后&＃xff0c;可以通过红绿蓝彩色滤光片对LED发出的白光进行过滤&＃xff0c;从而控制显示色彩。依据前面提到的光学色彩论&＃xff0c;不同色彩和亮度的光线的不同组合就可以实现极其丰富的色彩呈现&＃xff0c;也就是我们透过屏幕看到的色彩丰富的显示画面。

LCD屏幕从上到下叠层结构如下&＃xff1a;

保护盖板(Cover Lens)&＃xff1a;最外层保护层玻璃

光学胶(OCA)&＃xff1a;高透光率胶&＃xff0c;用于屏幕和盖板之间的贴合

上偏光片&＃xff1a;偏光片的全称是偏振光片&＃xff0c;是一种高分子材料复合膜&＃xff0c;由偏光膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜组成的具有偏振方向的介质&＃xff0c;只允许和自身偏振方向相同方向的光通过

液晶层(玻璃基板&＃43;液晶&＃43;玻璃基板)&＃xff1a;通过控制两极电压的大小可以控制液晶分子偏转角度&＃xff0c;LED背光源的光会沿着液晶偏转方向通过&＃xff0c;配合上下层偏光片可以实现对光亮度的调节

彩色滤光片&＃xff1a;每一个像素点由红、绿、蓝三种滤光膜组成的膜层。LED背光源发出的白光通过不同颜色的膜层位置可以形成相对应的红绿蓝光的三原色

                                      (像素点排布示意图)

TFT(Thin Film Transistor)&＃xff1a;控制电路层 薄膜晶体管

下偏光片&＃xff1a;整体功能同上偏光片&＃xff0c;通常下偏光片的偏振方向和上偏光片的偏振角度呈现90°的夹角

背光模组(LED灯&＃43;导光板&＃43;增亮膜&＃43;扩散膜)&＃xff1a;使LED发出的背光均匀化的投射到液晶层

TP Sensor(触控电路层)&＃xff1a;目前主流手机产品根据TP Sonser的位置不同可以分为几种形式&＃xff0c;如下GF(Glass Film)/OGS(One Glass Solution),In CELL&＃xff0c;On Cell。

       在LCD显示技术之后发展起的新一代显示技术OLED出现于1987年&＃xff0c;相较于LCD晚了20多年。OLED(OrganicLight-Emitting Diode)&＃xff0c;是一种依赖电流型的有机发光器件&＃xff0c;通过载流子的注入和复合而致发光的现象&＃xff0c;发光强度与注入的电流成正比。

       OLED和LCD显示技术本质不同是发光源发展成了在不同强度电流作用下可以分别激发出红、绿、蓝三原色的有机发光材料取代了LCD当中的背光源模组。因此&＃xff0c;具备厚度薄、对比度高、响应速度快、温度适应范围广等优势&＃xff0c;同时也为柔性显示设备的出现铺垫了道路。柔性OLED相较于刚性OLED则是进一步把整个OLED载体由玻璃发展为了可卷曲的PI或者PET薄膜层&＃xff0c;进而可以实现3D效果或者更为激进的折叠屏、柔性显示等技术实现 。

       刚性OLED和柔性OLED屏幕叠层如下&＃xff1a;

       除了上面提到的CRT、LCD、OLED&＃xff0c;在显示技术漫长的发展历史上还有许多跨越式技术的出现(LED、Micro LED、激光投影、AR/VR等等)&＃xff0c;他们或已经成为历史、或仍然活跃在当下、亦或在某个时代寄托着一代人对未来显示技术革命的憧憬和希望&＃xff0c;就好像曾经照在这个星球上的第一缕阳光。

      也借此向曾经、当下和未来在显示行业内付出奉献的人表示敬意&＃xff0c;他们或平凡如你我、或伟岸如星河&＃xff0c;正是他们一代代人的努力构造了今天我们看到的、感受到的五彩斑斓的世界&＃xff0c;也期待着我们所期待的显示时代早日到来—旧时王谢堂前燕&＃xff0c;飞入寻常百姓家。