屏幕知识概观
前几天看到了一个讲解显示器显示技术的科普视频,感觉蛮不错的。摘录了一些内容如下。
视频playlist链接:
知识点记录
- 商用显示器技术原理分类
- 液晶显示器 LCD(Liquid Crystal Display)
- 有机发光半导体 OLED(Organic Light-emitting Diode)
- 显示原理
- 基于通过三基色组合成像素点的光学原理
- 基于通过三基色组合成像素点的光学原理
LCD发光原理
- 三星LCD屏幕工作原理
- LCD液晶面板是多层结构
- 发光原理
- 当屏幕通电时,背光LED会发出白光, 照亮整个显示面板来实现发光
- 每个物理像素的Pixel由RGB三个颜色的子像素Sub Pixel组成
- 每个子像素,都是一个可以被单独控制的透光单元
- 像素投过背光板发出的白光,通过最外层RGB三种颜色的涂层被白光照亮而显示颜色
- 空过控制三元素子像素的透光量来显示颜色
- 红,绿,蓝同时达到最高亮度,就会识别成白色
- 红,绿不透光,只有蓝色透光,就会显示成蓝色
- 红色和绿色透光,蓝色不透光,就会显示成黄色
- 三个子像素全部屏蔽掉背光,就是黑色
- 两层偏振膜来屏蔽掉背光, 偏振膜还可以过滤掉射进来的杂光
- 两层偏振膜之间有一层液晶层,通过电压能够控制液晶的螺旋结构,改变通过液晶层的光波的光学特性,使光的偏振角度发生变化。旋转的部分是在液晶层,而不是在偏振膜。
- 每一个子像素都有独立的控制电压的电路
LCD的优缺点
- 优点
- 技术和产业非常成熟
- 能够以低廉价格
- 缺点
- 没办法显示出纯黑色
- 虽然经过两层偏振膜,绝大多数光纤已经被过滤掉了,但还是会有少量的光线穿过偏振膜
- 全黑色的画面,看起来会发灰。
- 对比度不够大
- 对比度: 可以理解为最亮的白色和最暗的黑色的比值。
- 功耗较大
- 背光板发出来的光线至少有80%的光线被过滤掉了
- 即使是显示黑色,整块背光板的功率也是恒定的
- 没办法显示出纯黑色
- 优点
LED电视
- LED电视就是LCD的面板,只不过背光板用的是LED发光板
OLED
- 依然是通过三基色组成像素的原理
- 不同于LCD的几点
- OLED没有背光板,通过每一个像素点自发光
- OLED不需要两层偏振膜,OLED的偏振膜不是用来过滤颜色的,而是过滤自然光照射到显示面板之后,再反射回人眼的杂光。
- OLED显示黑色的时候,子像素是完全关闭的,是真的黑, 纯的黑。
OLED优缺点
- 优点
- 可以做的很薄, 因为不需要背光板和底层的偏振膜
- 省电,OLED每个像素自发光,不依靠最下面整层的背光板,电能转换为光能效率高,没有太多的热损耗。OLED的手机在黑夜模式下很省电,因为很多像素点不需要点亮。
- 对比度远远高于LCD、,黑色是纯色的黑
- 可以做成柔性屏
- 缺点
- 成本高
- 显示面板生产时候对氧气和空气湿度敏感
- 有机材料对封装和隔绝又特别高
- 烧屏现象(Screen Burn-in)
- 物理层面上避免不了自然损耗,也就是寿命问题
- 影响因素
- 持续的通电时间
- 温度
- 烧屏是无法修复的
- LCD也有烧屏现象,但是临时性的,关机冷却几个小时会自动复原
- 成本高
- 优点
屏幕参数
- 分辨率
- 定义: 指的是屏幕上水平方向和垂直方向的像素的数量的乘积
- 衡量的是显示器显示的精细程度
- 720P,1080P,4K,8K等分辨率
- PPI
- Pixel Per Inch,指的是在一英寸的对角线长度内像素的数量
- PPI越高越好,但是超过一定的值,就超过了人眼观察的极限了
- 尼特
- 衡量一块屏幕的亮度
- 一尼特指的是在一个平方米的范围内一个烛光(candela)的亮度
- 屏幕的亮度指的是最高亮度
- HDR
- High Dynamic Range, 高动态范围
- 画面中最亮的元素,用最高亮度来显示,低亮度的元素依然能够维持比较低的亮度
- 支持的尼特越高,一般来说HDR就越高
- LCD号称支持的HDR,都是比较差的
- 支持HDR的面板,一般都是自发光的OLED显示面板和量子点QLED面板(QLED就是背光技术不同的LCD面板)
- 色域
- 色域指的是一块屏幕能够显示的色彩范围
- 主流标准: sRGB和Adobe公司的AdobeRGB,苹果三星力推的DCI-P3
可视角度
- IPS面板碾压其他各类面板
- 把电极层和液晶层做在了一个平面,可视角度接近180度,但漏光现象比较严重
- 泛用性比较强,但是相对有点贵
- TN面板的可视角度是最差的, 但是优点是在于相对便宜,TN面板适合游戏玩家
- OLED面板有天然的可视角度的优势,是显示原理导致的。
- OLED的屏幕色彩更加鲜艳,亮度和可对比度非常高,但是相对来说很贵。
- IPS面板碾压其他各类面板
FPS
- Frame per second, 一秒钟计算机的显卡产生出的画面的数量
- FPS不是一个常量,而是根据画面的生成的难度和显卡的性能随时动态改变的
- 静态下的计算机画面的FPS非常低
- 刷新率
- 屏幕刷新率是个硬件指标
- 刷新率是60hz,屏幕会以每秒60次的固定频率来显示画面
- 分辨率