显示器基础知识简单介绍

观看视频的最佳显示屏是什么?—OLED革命

在寻购一台新显示器时,您可能会注意到市场上的最新选择:OLED,有机发光二极管。OLED 显示屏和传统 LCD 显示屏有什么区别?有哪些优点和缺点?让我们详细了解一下这项技术。

  • 本文译自2019年11月28日ITmedia PC USER发表的一篇日语版文章。版权所有© 2019 ITmedia Inc. 保留一切权利。
 

个人计算机、电视和智能手机显示屏正在掀起一场技术革命,除了已经统治显示屏行业多年的 LCD 面板外,使用 OLED 面板的产品也在不断增加。

OLED 显示器已经问世几年,最初用于一些高端智能手机和大尺寸电视。最近,市场上涌现了一系列新产品,包括多款采用 OLED 面板的笔记本电脑,以及艺卓 FORIS NOVA 在内的显示器。FORIS NOVA 是一款适用于观看视频的顶级显示器。


从大屏幕电视到笔记本电脑和智能手机,配备OLED面板的产品如同雨后春笋一般,席卷了整个市场。

 

OLED 面板最显著的优点之一是,即使在屏幕明暗对比鲜明的情况下,也能显示"纯黑"。OLED 还具有出色的响应时间和视角,显示屏本身也可采用更轻薄的构造设计。

当然,OLED 产品也有缺点。例如根据其不同的用途,可能会出现类似烧屏的问题。接下来我们将探讨 OLED 显示屏的工作原理及其优势,并介绍用于问题防护和有助于延长产品使用寿命的相关技术。首先,让我们回顾历史,了解显示屏技术发展的历程,这些信息或许会在您选购新显示器时提供帮助!

显示屏的历史:从CRT到LCD再到OLED

最早用于电子设备的显示设备是阴极射线管,也就是 CRT。这些电子管会向屏幕内部的红、绿、蓝三色荧光粉发射三束电子束,使其发光并显示所需的像素。利用电场和磁铁移动或偏转电子束,使电子束迅速扫过屏幕,将像素逐行点亮,形成图像。

从原理上讲,这项技术前后需要大量的空间,使得体积非常庞大,因此制造大屏幕 CRT 的难度也非常大。还有其他问题,例如屏幕上的图像不一致。基于这些以及其他原因,CRT 显示屏到 2000 年底基本被淘汰。

随着 CRT 时代的结束,液晶显示器(LCD)的应用越来越广泛。与 CRT 相比,这些新式显示器和电视机中使用的 LCD 面板要薄得多,而且更易于大尺寸制造。市场迅速从体积大、重量大且屏幕尺寸极少超过 30 英寸的 CRT 显示屏,转变为 50 英寸、60 英寸甚至更大的 LCD 显示面板。

LCD 相比 CRT 的另一项显著优势在于高精度、高密度的图像再现。标准 CRT 电视和显示器的分辨率在 640 x 480 到 1600 x 1200 左右,而 LCD 技术自推出以来一直不断在发展,目前已达到 4K 及 8K 分辨率。

毋庸置疑,LCD 是显示器领域的一项重大革新,迄今仍是显示屏采用的标准型。由于其技术的高度成熟可靠,它被广泛应用于对显示质量有极高要求的领域,如视频制作、动画、视频游戏开发等创意工作领域,以及医疗诊断领域。这些技术对生活方式产生了巨大且持久的影响,相信在未来的很长一段时间内将会继续使用。


左:FlexScan T965,CRT显示器。右:FlexScan EV2430-GY,LCD显示器。
这种薄型平板设计,在CRT上从未得到实现。

 

你知道 LCD 面板如何显示图像吗?虽然液晶面板是显示设备,但液晶材料本身并不发光。为了让它显示图像,就必须采用背光照明。用液晶快门调节光量,光线通过红、绿、蓝三色滤光片呈现彩色图像。因此背光的发展,包括采用更为明亮的背光,以及发展到 LED 背光,也极大促进了 LCD 面板的发展。

LCD 有其本质缺陷,不过这些年来各种创新技术有效地弥补了这些缺点。例如,随着 IPS 技术的发展,窄视角问题得到了解决。通过加快液晶分子的偏转速度,减少残影,翻倍刷新率。通过局部调暗改善反差效果。

LCD 技术成熟、耐用,非常适合显示静止图像,有进一步发展的空间。文章开头介绍的 OLED 是目前的最新选择。在视频呈现方面,OLED 面板的性能比 LCD 更出色:其宽视角和高对比度显示特性远远超出 LCD,能够实现比 LCD 更深、更饱满的黑色。它还有更快的响应时间,这也是人们对 OLED 显示器观看视频抱有很高期望的另一个原因。

什么是OLED?如何实现深黑色效果?

OLED 是有机发光二极管的简称,以有机化合物制成的发光二极管。OLED 器件具有通过电流流动而发光的性质。我们知道显示屏是由许许多多的像素构成的,而每个像素由红、绿、蓝三个子像素组成,通过控制每个子像素的发光便可显示彩色图案。


OLED显示屏的放大结构(子像素图案可能因OLED面板而异)

 

OLED 与 LCD 最大的区别就是:OLED 自发光。在 OLED 面板中,构成一个像素的子像素以各自的颜色点亮,无需背光或彩色滤光片,因此能够实现更薄的设计。OLED 屏的每个像素都可以进行独立的开关,因此能够实现纯黑显示。

相比之下,LCD 显示器使用 LCD 面板作为背光的光阀。通过光阀调节来自背光的光线,控制光线强度以显示不同色彩。就其本质特性而言,LCD 显示器需要背光和彩色滤光片,因此其可达到的薄度受限。而且它无法完全阻挡背光产生的光线,容易造成漏光,在显示夜景等暗色场景时无法显示纯黑。

 


不同类型的显示器如何显示黑色。上:OLED显示器可完全控制每个像素的发光,可下:LCD显示器无法完全阻挡背光的光线,导致黑色不纯。显示纯黑。

 

传统的 LCD 显示器中有一些技术可以提高对比度,比如局部调光。将背光分成若干部分,按每个部分控制亮度,但这与 OLED 逐像素完全控制光输出的能力相比并没有优势。举个例子,在实际应用中,基于 OLED 技术的艺卓 FORIS NOVA 能够实现 1,000,000 : 1 的对比度,而采用 IPS 面板的 LCD 个人计算机对比度通常为 1000 : 1,对比度提高了 1000 倍。

直接控制光输出的另一个优势体现在响应时间上。LCD 面板充当光阀控制光线量,通过采用不同的电压调节内部液晶分子的角度。而 OLED 不需要这些步骤,从根本上具有更快的响应时间。不同产品的实际响应时间有所不同,FORIS NOVA 的响应时间仅为 0.04 ms。普通的 LCD 显示器响应时间在数毫秒至十几毫秒不等,即使是比起画质,响应速度更优先的游戏专用显示器,其通常的响应时间都在 0.3 ~ 0.6 ms 范围内。差异很明显。

OLED 面板主要有两种类型。第一种是 RGB 像素独立发光,它有单独的红、绿、蓝三色子像素。另一种是利用白光 OLED 通过彩色滤光片得到红、绿、蓝三基色。基于彩色滤光片的 OLED 显示器制造成本不高,更容易制成大尺寸,但其色域及色彩还原能力不及前者。这些信息在您今后选择 OLED 显示器时或许会有用。

OLED是否始终是正确的选择?有哪些缺点?

OLED 的使用寿命相对较短一直是 OLED 显示器一个众所周知的弱点,不过近年来,OLED 显示器的使用寿命已经提高到了现在可以正常使用的程度。OLED 屏幕长时间(特别是高亮度情况下)显示静态图像时,会造成像素不均匀退化,这种不均匀退化会导致烧屏等永久性损坏。而且与 LCD 老化不同,OLED 老化是不可逆的。


长时间显示测试图案导致部分像素退化效果示例

 

为了避免或缓解此问题,可采用两种主要方法。第一种是限制亮度。当整个屏幕显示高亮度图像时,显示器可自动降低亮度,限制 OLED 像素的负载。另一种是像素偏移。在整个图像中稍微移动一定数量的像素,防止长时间显示相同的图像。

除此之外,用户还可以做一些简单的操作来延长 OLED 的使用寿命:尤其建议在不使用电视或显示器时关闭电源,并设置屏幕保护程序。屏幕保护程序最初的设计目的是防止 CRT 老化,但是直到今天,这仍然是计算机、PlayStation 4 等视频游戏机以及 Apple TV 和 Amazon Fire TV 系列机顶盒的标准功能。

使用OLED尽享高质量视频

OLED 显示屏的本质优势是能够显示纯黑色,因为每个像素都单独点亮,使得它非常适合在明暗对比明显的图像中再现细微的渐变。不仅如此,OLED 屏还具有宽视角、广色域以及出色的响应时间。目前还没有其他显示屏能够提供如此美妙的沉浸式图像呈现。


高动态范围(HDR)内容与标准动态范围(SDR)之间的戏剧化差异。HDR显示器可以在不牺牲细节的情况下在明亮和黑暗区域再现渐变,以获得更逼真的图像再现。

 

近年来,随着人们对更高动态亮度范围和更广色域的期待,HDR 内容的数量出现了爆炸式增长,包括 4K 超高清蓝光电影、4K HDR 视频游戏和 Netflix 内容等。OLED 显示器是欣赏此类内容的最佳选择,能够充分发挥它的潜力,创造更加沉浸式的体验。我们希望您能充分利用 OLED 显示屏,感受其带来的绝佳体验。

FORIS NOVA
艺卓FORIS NOVA。这款21.6英寸4K(3840 x 2160)OLED显示屏具有1,000,000:1的对比度、0.04毫秒的响应时间和80%的BT.2020广色域覆盖率,可实现OLED面板技术带来的卓越性能。

 

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