防IPS忽悠為TFT伸冤——手機(jī)屏幕大比拼

720p逐漸代替qHD、WVGA這種落后的分辨率，和1080p逐漸在高端機(jī)行列鋪開，是2013年智能手機(jī)屏幕領(lǐng)域的兩大趨勢。受此趨勢和去年底刮起的“5英寸1080p”流行元素的影響，所有人的眼光似乎只聚焦在“屏幕大小”“屏幕分辨率”兩個方面，其實(shí)對于手機(jī)屏幕來說卻遠(yuǎn)比分辨率重要，雖然iPhone 5屏幕的精細(xì)程度ppi仍然只有跟iPhone4一樣的326，但你絕對不可否認(rèn)iPhone 5的屏幕還是至今手機(jī)液晶屏幕里面最出色的。

所以不妨改變視角，來關(guān)心一下自己手機(jī)屏幕的材質(zhì)與技術(shù)，畢竟對于拍照來說重要的是色彩要對味曝光要準(zhǔn)、同樣對于顯示來說面板材質(zhì)與顯示技術(shù)也是關(guān)乎“顯示色彩”“顯示效果”的重要方面；因此這里不談1080p，就讓我們由被炒作最熱門的

“TFT”“IPS” 入手來了解手機(jī)屏幕

為TFT伸冤/防IPS大忽悠手機(jī)屏幕小百科

手機(jī)屏幕怎樣顯示圖像？

首先有必要來了解一下屏幕到底是怎樣去顯示游戲畫面、我們所拍的照片，以及其他。

自從牛頓的色散實(shí)驗(yàn)用一塊三棱鏡將自然光分成了七色，色彩繽紛的大自然有了更加容易的解釋；更重要的，也因此誕生了如今顯示設(shè)備的原理基礎(chǔ)—— 采用“三原色”的意義在于我們可以僅僅用“紅藍(lán)綠”色彩的混合就可以表示出自然界的幾乎任意顏色的光。

最美麗的十大物理實(shí)驗(yàn)牛頓色散

除了“色彩”，另一個重要的概念就是“像素”(或者稱為“分辨率”)。我們將反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的畫面畫成一個個的小格子，每個格子填充不同的色彩和亮度，數(shù)千萬個像素組合在一起就完成了對現(xiàn)實(shí)世界的描述。

于是回到我們所要說的“手機(jī)屏幕”上面，如果拿放大鏡什么的仔細(xì)觀察屏幕，就會看到這一個個的小格子，每個方形的格子代表一個像素pixel，里面有紅藍(lán)綠三原色，而每個紅、藍(lán)、綠的長條代表一個次像素sub pixel。每個次像素的明暗變化，反映到整個畫面當(dāng)中就會演繹出千變?nèi)f化的色彩場景。

格子分的越多，像素數(shù)就越多，畫面就越精細(xì)，每個像素小到無窮小的時候我們看照片的時候就沒有下圖這樣的“顆粒感”了，而是非常平滑、人物輪廓也極為鮮明可以比擬現(xiàn)實(shí)了。不過“無窮小”僅僅是理想狀態(tài)，人們所做的努力就是不斷讓它變小變精細(xì)。目前的最高水準(zhǔn)4.7英寸搭配1080p也只有468ppi，代表每英寸被分為了468個像素點(diǎn)，基本可以讓肉眼認(rèn)為那就是非常平滑、看不出實(shí)際像素點(diǎn)的。

推倒現(xiàn)實(shí)，就是一個個像素點(diǎn)

像素與次像素

至于紅藍(lán)綠如何演繹1600多萬種色彩呢？用過Photoshop的朋友應(yīng)該對RGB的0~255非常熟悉，手機(jī)屏幕也通過來描繪不同的顏色。比如R 228，G 189，B 79混合就可以得出金色。

三原色表現(xiàn)色彩的方式

至此大家應(yīng)該可以差不多了解了手機(jī)屏幕的顯示原理，那么下面就讓我們來接觸今天的主角“TFT”和“IPS”兩種目前爭論不休的東西吧。

　　LCD屏幕顯示“三大件 ”

知道了上面的色彩與光的顯示原理，來看一下手機(jī)屏幕最主流的液晶屏幕——也就是LCD的結(jié)構(gòu)；雖然結(jié)構(gòu)繁多，但是大體可以分為三層，發(fā)色發(fā)光過程可以理解為背光燈發(fā)光，照射布滿紅藍(lán)綠顏色的彩色濾光片產(chǎn)生不同顏色，而上面提到的紅藍(lán)綠色彩調(diào)配——0~255的控制則通過TFT來實(shí)現(xiàn) ，最后的這個可是個大活兒。

除了采用液晶的LCD，比較新的OLED，像三星手機(jī)采用的AMOLED系列，則不需要彩色濾光片這一層，攜帶染料的有機(jī)發(fā)光二極管可以自己發(fā)出帶顏色的光，擔(dān)負(fù)了“背光燈+濾光片”的作用；

液晶屏幕結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在真正轉(zhuǎn)入正題，可以看出屏幕顯示的難度在于如何控制紅藍(lán)綠三色0~255的變化，于是誕生了“液晶”和“TFT薄膜晶體管”這樣的概念。如果TFT是工具，液晶就是載體，屏幕顯示就是通過TFT控制液晶來阻隔光線，以此實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的像素明暗，從而顯示完整圖像的。

上面的圖示可以看出，液晶分子螺旋排列的時候光線無法通過屏幕因此顯示全黑，只有液晶分子在電壓作用下改變了排列方式，光線才有可能通過液晶層，再通過濾光片呈現(xiàn)不同顏色。

TFT與IPS為何不等價？

由于的不同，誕生了TN面板、VA面板、IPS面板這樣的名詞，因此就可以理解“TFT”并非是與“IPS”等價的名詞，“TN面板、VA面板和IPS面板”同屬于液晶顯示屏LCD類，IPS的全稱應(yīng)該叫做IPS-TFT-LCD。

TN面板、VA面板、IPS面板不同的液晶偏轉(zhuǎn)控制方式

區(qū)分開了TFT與IPS等名詞，再來聊一下為什么這倆詞兒打得火熱；人們習(xí)慣用TFT對等IPS來比較，大多是因?yàn)橄氘?dāng)然的，而作為比較老的TN面板，擁有著“可視角度不高”等諸多弊病，也就成了以“色彩準(zhǔn)確、可視角度大”著稱的IPS面板經(jīng)常挑釁的對象。[!--empirenews.page--]

可視角度怎樣決定？

至于可視角度大小是如何決定的呢？當(dāng)然這也與液晶的排列和偏轉(zhuǎn)方式有關(guān)，讓我們拿TN面板和VA面板來舉個例子對比一下。

在屏幕點(diǎn)亮的狀態(tài)下可以用下面兩張圖來形象表示一下，同樣從上中下三個方向(圖中的左中右)觀看屏幕，按照TN面板的液晶排列方式，上視角亮度較大而下視角亮度較暗(上視角看到水平方向分子光線可通過，下視角看到垂直方向分子光線因此被阻斷)，中視角——也就是正常觀看屏幕的方向亮度比較中和。于是從兩側(cè)去觀察屏幕就會出現(xiàn)灰階反轉(zhuǎn)，比如有的角度泛白而有的角度很暗，畫面基本不可用，也就是我們所說的“可視角度小”的問題。

TN面板可視角度

再就是如今不可一世的IPS面板了，由于IPS的液晶在水平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，從哪個視角都不會看到垂直排列的液晶分子，光不容易被阻隔，因此理論可視角度達(dá)到了178度；也就是說良好的IPS屏把手機(jī)即使放水平，看到的畫面色彩和亮度也和正面視角沒什么區(qū)別。

IPS面板可視角度

　　IPS好在哪兒？

IPS不光具備的優(yōu)勢，而且在等方面也具備不錯的素質(zhì)，因此才成了眾多手機(jī)廠商爭相采用、并且以近乎狂熱的語言去包裝自己屏幕時候的用詞，其實(shí)本質(zhì)上都是類似的材質(zhì)技術(shù)。

可視角度對比

不過“ 這兩方面對于手機(jī)的宣傳可不是那么好做的，色彩還原這種事靠肉眼幾乎很難辨別，響應(yīng)速度里幾毫秒的差距也沒辦法直接看出，因此“可視角度大?。?rdquo;就成了手機(jī)廠商競相吹捧的地方。

可以很容易的對比IPS與普通屏幕的顯示效果區(qū)別，上圖左下角是iPhone 5，亮度相同的情況下，這樣大的可視角度下圖片顯示沒有任何的色彩或者亮度減弱，右上那部手機(jī)就慘的沒法看了。

雖然IPS的可視角度大是目前廠商忽悠的重點(diǎn)，而且也是比較多人追逐的優(yōu)勢，不過也有人不這么看，TN的小可視角度正好防偷窺不是么。

再說TFT

這一頁的最后有必要再次重申一下，不要再黑TFT啦~~你用的“高端”IPS、甚至OLED里面都有TFT的默默付出，要黑就去黑TN好了，這種早晚要淘汰的技術(shù)。。依然有為了低成本和一些不知名原因的小廠商大廠商在用。

LCD和OLED都有TFT層

TFT是薄膜場效應(yīng)晶體管的英文縮寫，無論是LCD和OLED，都是靠薄膜晶體管；LCD和OLED所用的TFT的區(qū)別是，LCD的TFT是用來控制液晶分子偏轉(zhuǎn)的，發(fā)光是靠后面的背光，而OLED的TFT是直接控制像素點(diǎn)發(fā)光的。雖然作用不同，但都是薄膜場效應(yīng)晶體管。

因此無論是TN面板、VA面板還是IPS面板，都要用到這種材料，所以統(tǒng)稱為液晶屏幕LCD。

除此以外手機(jī)屏幕還有OLED這樣一種；三星的強(qiáng)大讓更多人開始認(rèn)識OLED——特別是三星采用的AMOLED、Super AMOLED如此種種，即有機(jī)發(fā)光二級管。LCD需要背光燈來發(fā)光，通過彩色濾光片來顯色，而OLED不需要彩色濾光片和背光燈，攜帶染料的有機(jī)發(fā)光二極管可以自己發(fā)出，擔(dān)負(fù)了“背光燈+濾光片”兩方面的使命。

OLED結(jié)構(gòu)

OLED LCD優(yōu)劣對比

由于LCD必須包括背光組件、LCD陣列和TFT三個方面，而OLED顯示技術(shù)則只需要oled陣列和TFT兩部分，因此首先不需要常亮的背光燈的OLED是比較省電的，除此之外組件的減少可以讓手機(jī)的屏幕做的更加薄。另外也有原生對比度高、可視角度好、響應(yīng)時間快、色彩飽和度高等等優(yōu)勢。

目前我們對于OLED的討論大多受三星AMOLED的影響，而且重點(diǎn)也經(jīng)常集中在“像素排列”“色彩風(fēng)格取向”的問題上，這本質(zhì)上應(yīng)該歸咎于三星的AMOLED部分產(chǎn)品所采用的獨(dú)特像素排列方式所造成的顯示效果差異。

RGB排列方式與Pentile排列方式

傳統(tǒng)的RGB排列由三個次像素組成一個像素，紅藍(lán)綠面積均等，而三星有些產(chǎn)品所采用的Pentile三個次像素并不均等，特別強(qiáng)調(diào)綠色，而且次像素數(shù)量減少，精細(xì)程度不夠，因此同樣分辨率下會比RGB排列顆粒感更重。而且也容易造成顏色過渡不平滑的問題，觀察三星早期的機(jī)型比如Note(純色的下拉通知欄那里)，會出現(xiàn)明顯的色彩過渡不平滑問題，沒錯就是那些斷帶。

同分辨率下，Pentile次像素少，精細(xì)程度不夠

AMOLED色彩過渡不平滑造成的斷帶

而色彩風(fēng)格濃烈也一直是AMOLED有人歡喜有人愁的地方，過于強(qiáng)調(diào)綠色的鮮艷顏色雖然短時間討好眼睛，但長時間難免疲勞。而且自發(fā)光的有機(jī)二極管的紅藍(lán)綠三種材質(zhì)有著不同的壽命，這意味著某種顏色過早老化就會造成整體嚴(yán)重的偏色問題。下圖三星的兩款機(jī)型統(tǒng)統(tǒng)偏綠。

[!--empirenews.page--]

主流機(jī)型顯示效果比較

但是結(jié)構(gòu)可以做薄、廣色域、對比度高、自發(fā)光等優(yōu)勢依然抵擋不了OLED的流行，OLED分辨率不易做大等問題也在逐漸被解決，蘋果也已對OLED屏幕表示興趣，不過就目前來看OLED還存在不少硬傷，還無法完全取代LCD。

至于分辨率就容易理解了，好比數(shù)碼相機(jī)的像素，像素越高對于真實(shí)世界的細(xì)節(jié)表現(xiàn)力就應(yīng)該越好，因此屏幕也是如此；720p分辨率逐漸普及和1080p在高端機(jī)型的鋪貨是2013年的趨勢，分辨率越高對于文字的表現(xiàn)就更加銳利，仔細(xì)看下面這張圖，隨著ppi的增大，漢字的筆畫上顆粒逐漸減少，看起來也更加順滑。

首款1080p機(jī)型HTCButterfly

不同ppi顯示文字效果對比

精細(xì)提高不多反倒成GPU累贅

但是問題在于你是否真的需要如此銳利的顯示呢？我們收到的可能是個變化較大的答案，對于很多人來說iPhone那樣326ppi的顯示效果已經(jīng)足以“媲美印刷級別”。

而且隨著手機(jī)越來越用于大型3D游戲，《極品飛車》這樣的大作都被移植到手機(jī)上，那么讓GPU在1080p的屏幕上面去畫圖就復(fù)雜多了，填充滿1920x1080數(shù)量的像素，要比填充滿1280x720數(shù)量的像素更加拖累GPU，而手機(jī)屏幕大小如此有限、你還不一定能夠看到提升多好的畫面，反而游戲幀數(shù)和流暢度受到挑戰(zhàn)。

GLBenchmark 2.7橫向?qū)Ρ?/p>

我們可以用前面做過的、針對不同機(jī)型GPU圖形處理能力的GLBenchmark測試來說明問題，可以簡單理解為該測試模擬一個游戲場景，用fps幀數(shù)來衡量GPU的運(yùn)算能力，幀數(shù)越高意味著游戲?qū)⒃搅鲿?。Offscreen的測試表示統(tǒng)一用1080p分辨率來構(gòu)建3D畫面，Onscreen則表示用手機(jī)本身的分辨率。

就算5英寸大屏，你會看出720p與1080p游戲效果有什么差異么？會么？

可以看到除了1080p的中興Grand S的兩項(xiàng)能力大致相似，采用相同GPU的720p分辨率的小米手機(jī)2和2S實(shí)際效果都要比在1080p狀態(tài)下的效果好。這就誕生了一個問題，

最后讓我們來看看除了基本的材質(zhì)之外，你能聽到的一些其他名詞；畢竟IPS都早已被炒作煩了總得有點(diǎn)兒新花樣。話雖如此，像“OGS”“In-Cell”“超敏感觸摸”這些新名詞都還是有靠譜的實(shí)力的。

OGS與In-Cell將手機(jī)做薄

比如OGS和In-Cell，我們都知道iPhone之后電容屏在智能手機(jī)上大行其道，革命性的改變了人機(jī)交互方式，“觸控”從此越來越流行。而傳統(tǒng)的“觸控”需要在屏幕當(dāng)中加入一層觸摸面板，而且需要手指的導(dǎo)電才能生效。

In-Cell觸摸屏結(jié)構(gòu)解析

手機(jī)越做越薄，屏幕自然不能太厚。以往的“ ”逐步被精簡成了兩層，也就是將“顯示”與“觸摸”做到了一起，或者將“顯示”與“保護(hù)層”做到一起。

其中后者被稱為OGS，全稱是One Glass Solution，也即單層玻璃解決方案，將觸摸屏幕和保護(hù)玻璃組合起來；而前者被稱為In-cell(內(nèi)嵌式)，則是將觸摸屏幕和顯示屏組合起來。

OGS與In-Cell比較

兩項(xiàng)技術(shù)的目的都是使得屏幕更薄，透光率更高。其中iPhone 5采用了In-Cell，而許多國產(chǎn)廠商都開始采用OGS。

Synaptics ClearPad Series 3

“超敏感觸摸”是技術(shù)大拿諾基亞帶給我們的東西，不得不說技術(shù)方面諾基亞還是有影響力和領(lǐng)導(dǎo)力的，此后許多廠商也紛紛效仿采用這一技術(shù)。簡單來說這就是為解決“戴手套不方便操作手機(jī)”類似的問題。

Synaptics電容屏結(jié)構(gòu)

諾基亞用到了電容感應(yīng)器廠商Synaptics(見于各種筆記本觸控板。)攜帶ClearPad Series 3技術(shù)的特殊電容屏，ClearPad Series 3技術(shù)通過自動檢測觸屏介質(zhì)，允許帶著手套的手指和手指甲來獲得顯示屏對于觸點(diǎn)的確認(rèn)，而且并且無視用戶以何種方式通過何種介質(zhì)來完成操作。

三星Youm彎曲的屏幕

計算機(jī)可佩戴？屏幕可彎曲？看似科幻的事物如今都已成為現(xiàn)實(shí)，前者由Google Glass實(shí)現(xiàn)而后者就是三星在CES上面展出的Youm柔性屏。后者也是利用到了AMOLED可塑性高的優(yōu)勢，將顯示屏中堅硬的玻璃層替換掉，從而制造出柔韌性強(qiáng)不易損壞的柔性屏幕。不過除了CES的展示機(jī)之外還未見到三星將其用到量產(chǎn)機(jī)型上面，這種概念性的東西畢竟還需要等待一下，不過已不會太久。

三星Youm屏幕結(jié)構(gòu)

這里大致分享了一下除了分辨率之外的手機(jī)屏幕的相應(yīng)內(nèi)容；從如何成像開始，液晶分子排列偏轉(zhuǎn)的不同造成了LCD陣營幾種面板的區(qū)別，也造成了不同的可視角度的顯示效果；而OLED陣營里RGB次像素排列的不同帶來了不同的色彩風(fēng)格，和優(yōu)劣并存的次世代技術(shù)。

而對于分辨率，我們也不必刻意追求，大家視力良好的條件下不需要每天湊近屏幕去找顆粒，費(fèi)眼不說玩游戲的時候還是個累贅。[!--empirenews.page--]

當(dāng)然最重要的還是要區(qū)分開TFT與IPS所代表的含義，作為控制開關(guān)TFT共存于LCD與OLED當(dāng)中；IPS僅為LCD的一種。而同為IPS的屏幕當(dāng)中仍有等級區(qū)別，于是廉價手機(jī)當(dāng)中用到的IPS遠(yuǎn)沒有iPhone那樣出色。最終還是希望理性看待對于IPS屏幕的大肆渲染，顯示效果好壞最終要靠眼睛來判斷，畢竟每天面對手機(jī)屏幕幾個小時，好的顯示效果還是對視覺健康有莫大好處的。