【螢幕介紹】LCD、OLED 面板原理與比較!Mini LED 又是什麼?

2023-01-20
By LINA 莉娜
LCD 面板?OLED 面板?
它們究竟差在哪

不知道大家在購買手機、電視等產品時,會不會注意螢幕所使用的面板種類或技術呢?

其實,根據面板或技術的不同,相同產品——手機、筆電或平板電腦等——在螢幕的厚度、明暗、對比度和價格等地方上都會有不小的差異。以現在市面上的 3C 產品而言,主要分為 LCD 面板和 OLED 面板兩種。由於這兩種面板都具備了極為明顯的優缺點,為了解決缺點、凸顯優點,因此各家廠商也發展出了不同的顯示技術,創造出各式各樣的手機螢幕。

 

▼ 雖然都是「螢幕」,但手機、平板和筆電使用的面板種類與面板技術可能都不一樣

來源:freepik

 

LCD 面板:最常見的面板

LCD 的全名為「液晶顯示器(Liquid Crystal Display)」,是目前市面上最常見的面板種類,而 IPS、LTPS、TFT 都是 LCD 面板的顯示技術之一。

 

▼ 中階電視或電腦螢幕大多為 LCD 面板

來源:RTINGS

 

LCD 面板的原理介紹

LCD 面板主要是由「液晶面板」和「背光模組」兩個部分所組成,其中液晶面板又包含了彩色濾光片、液晶和鑲嵌了電晶體的玻璃等。

背光模組的唯一用途就是往上方的液晶面板發出白光,白光穿越最上方彩色濾光片後,就可以變成對應顏色的光線。當電流通過鑲嵌電晶體的玻璃時會產生電場變化,造成液晶翻轉擋住部分白光。透過電壓大小來控制液晶翻轉的角度後,我們就能由「要讓多少白光通過」來決定每個像素的明暗度,也能藉由「要讓哪些光打到彩色濾光片上」讓螢幕調出要顯示的顏色。

由於 LCD 面板是由整個螢幕的所有像素點共享一個背光模組,因此螢幕多大、背光模組就有多大。

 

▼ LCD 面板的構造:
下方為背光模組,上方的液晶面板則包含彩色濾光片、液晶和鑲嵌電晶體的玻璃等

來源:Wiki

 

▉ LCD 面板的優缺點

相較其他面板,LCD 面板技術已幾乎成熟,因此它不僅較為便宜,使用壽命也比其他面板來得更長。

不過,LCD 面板在顯示畫面時「整個背光模組會一起發亮」,因此在螢幕邊緣就容易產生漏光的問題。此外,由於 LCD 面板獨立關閉部分區域的背光、液晶也無法 100% 擋住背光,所以 LCD 面板即便是在黑色的畫面時仍有些許白光透出,無法顯示出「純黑」的畫面。

 

  • 優點:便宜、壽命長、像素密度高
  • 缺點:厚度較厚、可彎折程度較低、無法顯示「純黑」畫面、會有漏光的問題

 

▉ Mini LED 的背光原理與優缺點

而在所有的 LCD 面板背光顯示技術中,目前只有「Mini LED 背光技術」讓 LCD 面板能顯示出「純黑」畫面。

在以前的 LCD 面板裡,背光模組主要是靠冷陰極螢光燈管(CCFL)來發光的。背光模組就像路邊的招牌一樣,只要裡面的燈管發光,整個招牌就會一起發亮。隨著技術的進步,冷陰極螢光燈管被 LED 晶片取代,而在 LED 晶片後各家廠商又開發出了只有 100 毫米大的 Mini LED 晶片。

比起冷陰極螢光燈管那樣像招牌一樣發亮的背光模組,更小的 Mini LED 晶片就能讓整個背光模組進行區域切割,並且針對每一個區域來單獨控制。這樣一來,螢幕不僅能精準調光,也能關閉部分區域的背光來顯示「純黑」的畫面。

 

▼ Mini LED 技術能夠切割區域並單獨控制各區域的背光開關與否

來源:蘋果官方

 

雖然 Mini LED 背光技術解決了傳統 LCD 面板無法顯示「純黑畫面」的問題並保有壽命長、亮度高的優點,但它也還是有傳統 LCD 面板的部分缺點。

因為有背光模組和液晶的關係,所以使用 Mini LED 技術的螢幕還是會比 OLED 面板厚。此外,Mini LED 只能做到「分區控制」而不是「單獨像素點的控制」,因此在螢幕上仍然看得到顯示畫面周圍有光暈露出,在純黑畫面時這個問題尤其明顯。

 

  • 優點:壽命長、亮度更高、發熱量低、像素密度高、可顯示「純黑」畫面
  • 缺點:功耗較高、可彎折程度較低、畫面的物體周圍還是有光暈

 

▼ 雖然能顯示純黑畫面,但在顯示的畫面周圍還是會有光暈

來源:NewsBytes

 

OLED 面板:主流手機的面板

OLED 的全名為「有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode)」,因為具備輕薄、高對比度和可彎曲可摺疊等優點,因此是許多大品牌(蘋果、Google 和三星等)所選擇的手機面板。

 

▼ 蘋果 iPhone 13 Pro Max、Google Pixel 6 Pro 和三星 Galaxy S21 Ultra 都是用 OLED 面板

來源:PhoneArena

 

▉ OLED 面板的原理介紹

相較 LCD 面板,OLED 面板的原理簡單許多。

OLED 面板是由紅藍綠三個子像素的有機材料發光層組成,通電後發光層裡的電子就會結合並發光,通的電越多、OLED 面板的亮度就越高。因此,我們可以直接從 OLED 面板的通電來控制紅藍綠子像素的發光、顏色比例,進而調和出螢幕要顯示的顏色。

 

▼ OLED 面板的結構:
①和⑤為陰極與陽極,②為發光層,③為陰陽電子在發光層中結合並產生電子,④為導電層

來源:Wiki

 

▉ OLED 面板的優缺點

OLED 面板不像 LCD 面板一樣需要液晶或是背光模組,所以手機或平板的機身都能做的更薄,省下的空間還能放個容量大一點的電池。而 OLED 面板的每個像素都可以獨立控制,所以不只沒有漏光的問題,還能透過關閉部分像素點來顯示「純黑的畫面」並讓顏色對比度達到近乎無限。

不只如此,不像 LCD 面板因為有背光模組所以無法大幅度的彎曲或摺疊,OLED 面板具備可彎折的特性,因此能做出邊緣曲面螢幕、瀑布螢幕甚至摺疊螢幕等手機。

 

▼ 使用可彎折的 OLED 面板才能做出折疊式智慧型手機

來源:Wiki

 

相對的,因為 OLED 面板使用的是容易老化的有機材料,如果特定像素點的使用頻率較高(例如某個固定位置的 App 圖示之類的),這個像素點的老化速度就會比其他沒使用的像素點更快。像素點老化後會變質產生色偏,導致螢幕看起來會有 App 的殘影,這就是所謂的「烙印」問題。

最後一個問題是,即便 LCD 面板和 OLED 面板擁有相同解析度,OLED 面板會因為像素的排列方式不同導致像素密度比 LCD 面板低,顯示出的畫面就會比較粗糙。

 

▼ 有機材料因容易老化,所以 OLED 面板的手機可能會有「烙印」的問題

來源:AppleToolBox

 

  • 優點:厚度極薄、螢幕可彎折、不會漏光、可顯示「純黑」畫面
  • 缺點:壽命較短、像素密度低、可能有烙印問題

 

*補充:LCD 面板和 OLED 面板誰比較省電?

由於 OLED 面板可以藉由「不通電」來關閉部分像素點,在深色畫面時 OLED 面板會比 LCD 面板省電;相對的, 畫面越白越亮時 OLED 面板所需要的電壓就越高,白色畫面時更需要將電壓全開才能顯示出來,所以在白色畫面時反而是 LCD 面板更省電。

 

手機螢幕要怎麼選?

說了這麼多,究竟 LCD 面板和 OLED 面板要怎麼選比較好呢?LINA 建議大家,可以根據以下幾個方向來挑選:

  • 螢幕成本
  • 螢幕的壽命
  • 高對比的螢幕顏色
  • 手機厚度

以 LCD 螢幕而言,雖然它的壽命更長、成本也更低,但「背光模組」也讓它擁有漏光以及更厚重的致命缺點;而 OLED 面板雖然能擁有輕薄的手感及近乎無限的顏色對比,卻更不耐用、也更容易產生烙印問題。

因此,大家不妨根據平常的使用習慣和手機的汰換速度思考一下,自己而言究竟「價錢和壽命」更重要,還是「畫面和手感」呢?如果是3~5 年以上才換手機的話,那肯定是價錢與壽命更具優勢的 LCD 面板;如果平常經常用手機拿來看影片打遊戲的話,那或許 OLED 面板會比較適合喔!

 

 

首圖來源:Audioholics

資料來源:STONE display

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