iPhone 8 也要用?OLED 屏幕这些年是如何发展的

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2016-12-11 11:00

我们的屏幕比友商色域宽广 30%。

一般来说,要是在手机新品发布会见到这句话,那么在很大程度上这意味着这款新品采用了 OLED 屏幕。

而现在,OLED 又屡屡上新闻,除了因为有越来越多的国产手机也用上这种屏幕,更因为经常预言苹果新品的台湾分析师郭明錤开口表示,iPhone 8 将用上 OLED 屏幕。这则爆料无疑在手机行业这个水池里激起了不小的浪花。

OLED 屏幕的好处有不少

OLED,或者说,有机发光二极管(英文:Organic Light-Emitting Diode,缩写:OLED)又称有机电激发光显示(英文:Organic Electroluminescence Display,缩写:OELD)、有机发光半导体。

OLED 又分 AMOLED 和 PMOLED。由于智能手机上主要使用的是 AMOLED,所以,下文如无特别指代,OLED 都默认是 AMOLED。

AMOLED 具备自发光特性,所以这种屏幕并不需要背光板,从而可以让屏幕更薄并更省电。从终端厂家给出的数据来看,LCD 屏幕的厚度为 0.6~0.8mm,而 AMOLED 的厚度可以做到 0.3mm。这对于不断追求极致轻薄的智能手机行业来说,十分具有诱惑力。而且,AMOLED 屏幕还具有更广阔的色域、近乎无限大的对比度、更快的反应速度等特点。

更不用说由于 OLED 独特的发光原理,不管是已经量产的双曲面屏手机,还是颇具科幻概念性质的柔性手机,AMOLED 技术在其中所扮演的角色都非常吃重。而且由于延迟低等优点,AMOLED 还很利于未来手机与 VR 结合。

于是,有不少行业人士都表示 OLED 是未来的显示技术。

OLED 也不是一开始就这么好

尽管目前看来 OLED 优点多多,但和所有的新技术一样,它在一开始也有很多缺陷,比如亮度低、色彩偏移严重、同等分辨率下颗粒感较 LCD 屏幕强等。

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OLED 在上世纪八十年代开始发展,九十年代开始被商用。而 OLED 屏幕真正在手机上开始应用则是近十年的事情了。明基西门子在 2006 年初发布了全球首款采用 “AMOLED” 屏幕的手机——S88,由此拉开了 OLED 屏幕在手机中应用的序幕。

进入触摸时代,屏幕的重要性越发凸显,AMOLED 也在行业中得到了越来越多地应用。而 OLED 屏幕在手机中的大规模应用则离不开曾经的巨头诺基亚和行业中主要的 AMOLED 屏幕提供者三星,这两者又对 OLED 屏幕的逐渐完善贡献不少,尤其是三星。

先前提到,初期的 AMOLED 屏幕一大缺点是亮度低,这让手机在阳光下的可视性并不好,体验很差。针对这个问题,诺基亚推出了 ClearBlack Display(CBD)技术,中文名为 “悦幕” 技术。这项技术可以减少屏幕反射光和改善视图质量,尤其是在户外的环境下。

正如这项技术的名字一样,ClearBlack Display 力图确保消费者看到的黑色是真正的黑色,因此也提高了显示的对比度,使整个画面看起来更容易,类似于一副偏光眼镜带来的效果。有了 CBD 技术加持的 AMOLED 屏幕阳光下可视性得到了大幅提升。

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诺基亚官方博客曾专门刊文解释过这项技术的原理:

  • 光线照射在偏振器,偏振器将光垂直极化,简单的说就是让光波振动对准某一特定方向进行偏转
  • 光照射在循环偏振延迟层:延迟层再次转变光线的振动方向,实现光线偏振
  • 光线照射到屏幕层并产生反弹
  • 光线进入延迟层,并且穿透延迟层之后光线呈水平直射
  • 最终,光线照射在线性偏振器之上,由于此时光线已经呈水平直射,因而完全被线性偏振器阻隔

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(左为搭载 CBD 的 C6-01;右为未搭载 CBD 的原型机)

CBD 技术在首批 Symbian^3 机型 C6-01 上首发,并在随后成为诺基亚旗舰机的必备技术(AMOLED 和 LCD 两种屏幕均有采用)。运用了该技术的诺基亚 808 Pureview 在后续很长一段时间内牢牢地占据着阳光下可视性的榜首。而诺基亚为了与别的屏幕 AMOLED 区别,便将这种使用了 CBD 技术的屏幕称为 “ClearBlack AMOLED”,简称 “CBA” 屏幕。

同样为了让 AMOLED 的显示更通透,以及增强在阳光下的可视性,三星的做法是推出 Super AMOLED 屏幕。

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传统的 AMOLED 屏幕,构造有三层,AMOLED 显示屏幕、触摸感应面板和屏幕保护玻璃。Super AMOLED 则取消了中间那层触摸感应面板,把触摸感应层整合到了 AMOLED 显示层上。所以,Super AMOLED 比 AMOLED 屏幕更薄,并且因为就是原生的触控层,不像 AMOLED 还需要触控感应器与空气层,所以触控也更灵敏,且显色更亮丽,亮度也更高。

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三星在自有的 BADA 系统首款旗舰 S8500 上首发了 Super AMOLED 屏幕。当然,更多的消费者知道 Super AMOLED 大名是因为三星 Galaxy S,而这款机型也可能看成是三星 Android 霸业的开始。Super AMOLED 在后续的三星旗舰中也不再缺席。不过,需要提一下的是,Super AMOLED 为三星的注册商标,理论上,除三星外,别的品牌不能使用 Super AMOLED 字样。

在 Galaxy S 发布的前后,业界已有不少热销机型用上了 AMOLED 屏幕,比如 HTC Desire。后来,由于 AMOLED 的产能问题,三星停止了对 HTC 的 AMOLED 面板供货,HTC Desire 转而用上了索尼的 SLCD。这件事也被某些媒体称为 “换屏门”,HTC 和三星在智能手机领域的梁子也由此结下,当然这些都是题外话。

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在两种屏幕的 Desire 对比中,有人发现,虽然都是 3.7 英寸 800*480 屏幕,AMOLED 屏幕版本的 Dersire 更鲜艳但颗粒感明显强于 SLCD 屏幕版本的 Desire。

究其原因,屏幕子像素的 Pentile 排列不能不提。

绝大部分 LCD 屏幕采用的是 RGB 次像素排列方式。这种次像素排列方式把一个方块形的像素,平均分成三等分,每一块赋予不同的颜色,这样就可以构成一个彩色像素(一般而言,三个像素的顺序是随意的,不过一般都是 “红绿蓝” 或者 “蓝绿红”)。

而 Pentile 排列则是公用子像素,单个像素只有 “蓝绿” 或者 “红绿” 子像素。比如同样显示 3*3 个像素,Pentile 排列在水平方向只有 6 个子像素,而标准 RGB 排列有 9 个,子像素数量减少了 1/3。屏幕的颗粒感自然大幅上升,并且 Pentile 还会在显示一些复杂图像的时候,出现一些更奇怪的现象,比如 “黑斑”。

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除了 HTC Desire,Pentile 排列问题也出现在了同时期 Galaxy S 的 Super AMOLED 屏幕上(同时期诺基亚 360*640 分辨率的 AMOLED 为 RGB 排列)。

三星在后续的机型中尝试解决这个问题,于是伴随着 Galaxy S II,三星推出了 Super AMOLED Plus 屏幕。Super AMOLED Plus 相比 SA 屏幕,最大的改变便是用上 RGB 的次像素排列方式。显示的细腻度于是有了本质的提升。

但是,也是因为 AMOLED 的发光材料所限,若强行使用标准 RGB 排列,让三种颜色的次像素以 1:1:1 比例搭配的话,蓝色和红色的次像素使用寿命会衰减得很快,最终导致显示屏报废。这种问题伴随着 Super AMOLED Plus 屏幕分辨率的提高更会突出,于是三星在后续的旗舰中又用回了 Pentile 排列。在随后的 Galaxy S3 上,屏幕也成了当年这款最卖座 Android 旗舰的痛。这块 4.8 英寸的 720p Super AMOLED 屏幕,颗粒感强,而且偏色严重。 Pentile 排列成了众矢之的。

三星在后续的旗舰 S4 中继续使用了 Pentile 排列,但这次,口碑却迎来了一个转折。

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原因主要有两个。首先,随着屏幕分辨的大踏步提高,Pentile 排列在低分辨率下的颗粒感,已经不再是大问题。比如采用 5 英寸 1080p 屏幕的 Galaxy S4。由于,三星在 Galaxy S4 中更换了体积更小的次像素,之后再改变次像素之间排列方式从而让屏幕尺寸并没有大幅提升前提下也能够升到 1080p 分辨率,即使其 441 的 PPI 受到 Pentile 排列的影响,其实际显示效果也高于 300 PPI 这个大关。而三星在随后的 Note 4 用上了 2k 分辨率,相比相同尺寸的三星 Note 3(1080p 分辨率),屏幕塞下了更多的次像素,细腻度自然更加出色。

其次,三星在后续的旗舰中用的虽然也是 Pentile 排列方式,但这种 Pentile 排列与普通 Pentile 排列也有所不同,三星将其命名为 “钻石菱形排列”。

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(来自 Napidroid

从视觉效果角度而言,六边形的像素排列在各个方向的混色精度是接近的,错位的像素排列空间混色性能比标准线 RGB 好,这意味着这一代的 AMOLED 屏幕的视频色彩更 “纯净”,但是文字和水平垂直线条会比标准 RGB 像素排列略差。

三星在此后的 S6/S7/S6 edge/Note 5/S7 edge/Note 7 等旗舰中依然延续了 Note 4 的次像素排列,红色和蓝色次像素是菱形形状,绿色次像素则是椭圆形的,并没有发生明显的改变。

从后续的 S6/S7 等较小尺寸的 2K 屏旗舰来看,三星显示在 AMOLED 的工艺上仍在精进,未来分辨率和 PPI 更上一层楼基本是板上钉钉的。

至于 AMOLED 屏幕鲜艳却色彩偏移严重(主要是偏绿、偏蓝)的问题,在三星用上 “钻石菱形排列” 之后,得到了很大的改善。而且,三星在后续的旗舰中也开始加强了色彩管理,并在其 ROM 中加入了多种色彩模式,AMOLED 也不再鲜艳却假了。

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如果要说 AMOLED 在显示层面,现在最大的问题应该是烧屏。这个问题同样是来自 AMOLED 的单个像素自发光特性,如果某一个区域长期显示高光源,那么该区域的像素便会老化得较周围像素更快,就好像电灯用久了之后会坏一样,这些像素也会老化得更快,从而该区域产生烙印。

烧屏这个问题不容忽视,如果有人感兴趣,可以去附近的三星专卖店看看那些展示机,有很大可能会发现这个现象。但在日常使用中,这个问题倒还不大,毕竟很少有用户的手机会某一部分的长期显示高亮。

iPhone 要用 OLED?

其实 iPhone 要用 OLED 屏幕的传闻由来已久,只不过这次传闻格外真,这与 OLED 屏幕的良率上升、单位价格下降不无关系。

还记得上文提到的 HTC Desire “换屏门” 吗?当时,三星显示给出的理由便是 “AMOLED 良率太低,产能不足”。在此后很长一段时间,业界较大规模使用 AMOLED 屏幕的厂家只有三星,以及诺基亚。其余厂家只有很少的零星机型采用 AMOLED。

当然,今时不同往日,作为 AMOLED 的最主要供应商,三星一直在提高 AMOLED 的生产良率和产量,降低生产成本。

相比 2010 年的时候,AMOLED 屏幕经过多年的工艺改进,现在的 AMOLED 产能早已不似当初的捉襟见肘。Digitimes 一份新的报告显示,三星已经投资 68 亿美元以提升 OLED 显示屏产能,到 2019 年,三星将把 AMOLED 显示屏出货量提升到 5.6 亿片,和 2015 年出货量相比,增幅高达 114%。

同时,根据市调机构 IHS 的最新数据,今年第一季度,5 寸 1080p AMOLED 面板的造价已经降低到 14.30 美元左右,而相比之下同样规格的 LTPS LCD 面板成本则是 14.60 美元。去年第四季度,这两个数字还分别是 17.10、15.70 美元,很显然 AMOLED 的降价速度更快。旧时王谢堂前燕,就这么飞入了寻常百姓家。

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从去年开始,已经有越来越多的国产手机厂商用上了 AMOLED 屏幕,而今年一些使用 AMOLED 屏幕的国产机型甚至创造了销量纪录,这些国产厂家的 AMOLED 面板订单量也超越了三星移动。这也从侧面说明了现在三星 AMOLED 屏幕供应能力比起以往高出了不少。

而且,即使三星 AMOLED 屏幕的供应真的吃紧了。这些厂家去别的显示公司如 JDI 或者 LG 下订单也是颇受欢迎的。不要忘了,最先进的 AMOLED 屏幕是 JDI 展出过的(via Wikipedia)。LG 也在进军中小尺寸 AMOLED 面板领域。

2015 年 11 月的消息指出,三星收回代理商在 OPPO 和 vivo 两家国产厂商 AMOLED 中小尺英寸面板出货权,改由三星自己直供。有分析认为,这是三星为提升整体营运绩效、降低营运成本,同时回应竞争对手 LG 也切入 OLED 中小尺英寸面板市场的举措。

一直很明显的优点、越来越少的缺点、越来越充足的供应,“iPhone 用 OLED ”,问题真不大。

只不过面对销量势必巨大的 iPhone,好不容易缓过气来的 OLED 供应链会不会再次吃紧呢?这个问题还是留到用 OLED 屏幕的新 iPhone 发布后再讨论吧。

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