《電子技術(shù)應(yīng)用》
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從曲面LCD到OLED 電視面板的轉(zhuǎn)型

2016-01-22

  在擊敗CRT之后,LCD技術(shù)成為顯示領(lǐng)域的毫無(wú)疑問(wèn)的王者近20年。2013年10月,松下宣布2014年3月底等離子電視停產(chǎn),一個(gè)時(shí)代正式終結(jié),挑戰(zhàn)LCD的歷史使命由OLED接手。

  從LCD到OLED,充滿諷刺的朝代更替

  帶有諷刺意味的是,20年前平面的LCD技術(shù)取代了曲面凸出的CRT陰極射線管;20年后,要取代LCD的也是個(gè)可以做成曲面的技術(shù)——OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)。

  2013年初的CES展會(huì)上,全球首款曲面OLED電視由LG推出。更有諷刺意味的是,就像當(dāng)年廠商為了讓CRT續(xù)命,“模仿”平板LCD推出了平面的CRT顯示器一樣,為了應(yīng)對(duì)來(lái)勢(shì)洶洶的OLED,索尼在同年IFA推出了世界首款曲面LED電視。

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  OLED電視結(jié)構(gòu)

  技術(shù)是殘酷的,液晶LCD曾經(jīng)戰(zhàn)勝過(guò)CRT,但LCD也遲早會(huì)被其他技術(shù)代替。但在被代替之前,廠商都會(huì)為了原有的LCD生產(chǎn)線續(xù)命,不停地推出過(guò)渡產(chǎn)品。而這次把LCD推上風(fēng)口浪尖的則是企圖搶占原本屬于OLED市場(chǎng)的曲面LCD電視。

  東施效顰,為何普通液晶不宜做成曲面?

  曲面顯示可以換來(lái)相對(duì)更大的用戶視野,提升觀看的臨場(chǎng)感,而且曲面電視也有更加相當(dāng)震撼的外觀。所以可以方便地做成曲面的OLED,就被LG設(shè)計(jì)成了曲面OLED電視。但同樣的事情放在把LCD上就完全是東施效顰了。

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  LCD液晶的成像原理和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。它是通過(guò)電壓控制液晶分子旋轉(zhuǎn),從而遮擋背光控制顏色深淺(灰階亮度),再通過(guò)偏振片和濾光片讓不同子像素顯示三原色,這樣就可以得到顏色和深淺可控的子像素點(diǎn)并通過(guò)像素陣列顯示不同的圖像了。

  大家平時(shí)聽(tīng)的TN、IPS、MVA、PVA面板都是由TFT驅(qū)動(dòng)的LCD顯示器,它們的差別主要就是液晶分子的排列方式。而實(shí)際結(jié)構(gòu)中,關(guān)鍵的液晶分子被夾在兩塊玻璃之間,由TFT(薄膜晶體管)施加電壓驅(qū)動(dòng)。

  對(duì)于每一個(gè)子像素點(diǎn)來(lái)說(shuō),液晶負(fù)責(zé)控制灰度,三原色濾光片控制顏色,它們必須一一對(duì)應(yīng)才能顯示正確的顏色。而如果LCD液晶面板出現(xiàn)彎曲,內(nèi)周長(zhǎng)會(huì)小于外周長(zhǎng),原來(lái)一一對(duì)應(yīng)的液晶和濾光片就會(huì)出現(xiàn)位置偏差,導(dǎo)致顏色變化失真。而其他副作用包括漏光、暗屏重影及雪花等問(wèn)題。

  曲面LCD電視霸王硬上弓帶來(lái)問(wèn)題

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  強(qiáng)行彎曲帶來(lái)嚴(yán)重的漏光問(wèn)題

  除開(kāi)彎曲的技術(shù)難度,曲屏LCD和下面會(huì)說(shuō)到OLED也有本質(zhì)上的差異。首先是LCD屏幕彎曲時(shí),其眾多的結(jié)構(gòu)部件并不能跟著彎曲,廠家就索性讓它們保留原狀。這是曲面LED電視機(jī)身較厚,甚至部分產(chǎn)品背部還是平面的主要原因。

  其次是,國(guó)內(nèi)曲面LCD電視采用的都是液晶分子垂直排布的VA軟屏,但實(shí)際過(guò)程中是“霸王硬上弓”地將平面液晶面板強(qiáng)行折彎,屏幕當(dāng)中的液晶分子方向無(wú)法均勻改變,直接導(dǎo)致了曲面LCD電視出現(xiàn)亮度、對(duì)比度、可視角度的全面下降,而且還會(huì)有明顯的跑光漏光、邊緣畫(huà)質(zhì)下降等問(wèn)題,具體效果就類(lèi)似我們擠壓屏幕時(shí)看到的水波紋。

  雖然曲面確實(shí)可以提升一些臨場(chǎng)感,但實(shí)際上LCD被做成曲面之后已經(jīng)“變味”了,畫(huà)質(zhì)反倒不如平面LCD。對(duì)于追求輕薄和畫(huà)質(zhì)的用戶來(lái)說(shuō),曲面LCD電視還不如原來(lái)的平面LCD電視,更加無(wú)法和眾多可以天生彎曲的OLED電視相比了。

  這就有點(diǎn)像當(dāng)年LCD顯示器的背光從CCFL(冷陰極熒光燈管)強(qiáng)行換成LED(發(fā)光二極管),因?yàn)閺S家無(wú)法控制后者的色域和壽命,反而出現(xiàn)了背光閃爍、藍(lán)光逸出等眾多讓畫(huà)質(zhì)和觀賞體驗(yàn)倒退問(wèn)題。

  兇殘的暴利空間

  雖然曲面LCD和普通的LCD電視并沒(méi)有本質(zhì)差異,而且還會(huì)出現(xiàn)實(shí)打?qū)嵉漠?huà)質(zhì)下降,但比起現(xiàn)在成本較高的OLED,這確實(shí)是成本最低的曲面電視方案。但諷刺的是,消費(fèi)者卻沒(méi)能享受這簡(jiǎn)單的曲屏紅利。

  針對(duì)市面上價(jià)格較低的曲面電視海信K7100U(售價(jià)7999元),以及微鯨WTV55K1(售價(jià)3599元)進(jìn)行BOM物料清單成本對(duì)比拋開(kāi)不同產(chǎn)品的宣傳賣(mài)點(diǎn)差異,對(duì)于電視最重要的屏幕本身,海信K7100U采用AUO液晶屏幕,微鯨采用LGD液晶屏幕,成本趨同為240美金,約合1535元人民幣。

  而傳統(tǒng)LCD電視的其他部分也出現(xiàn)了嚴(yán)重的趨同,兩者的背光、電源模組幾乎相同。最終兩款同尺寸的LCD電視的BOM成本分別為3420元和2533元。但實(shí)際上這900元的成本,卻因?yàn)榍罢叩摹扒妗编孱^而帶來(lái)了接近2倍的價(jià)格差異。

  廠商把LCD電視做成曲面,主因還是里面巨大的利潤(rùn)空間。隨便到網(wǎng)上商城一看,市面上的曲面LCD電視普遍比同尺寸的平面LCD電視高2-4倍,當(dāng)中的暴利空間巨大。各大廠商也紛紛在自身曲面LED電視產(chǎn)品廣告宣傳中貼上奢侈、高端的標(biāo)簽,但對(duì)電視本身最重要的畫(huà)質(zhì)卻避而不談。

  曲面LCD電視這一點(diǎn)點(diǎn)的天價(jià)曲面弧度,其“成本”都?jí)蛴脩粼儋I(mǎi)一兩部同樣的電視了,而且其畫(huà)質(zhì)還不如普通了的LCD電視。要不是國(guó)內(nèi)曲面LCD電視的爆發(fā),剛好避開(kāi)了315的時(shí)間節(jié)點(diǎn),央視重點(diǎn)批斗的名單里面肯定得有曲面LCD廠商。

  當(dāng)然,用戶也不是傻子。曲面LCD電視的很多問(wèn)題在實(shí)際賣(mài)場(chǎng)中都能發(fā)現(xiàn),用戶最終還是用人民幣表達(dá)了自己的意見(jiàn)。2015年初的半年后,曲面LCD電視的平均售價(jià)已下降近30%。7月起,很多廠商都以針對(duì)曲面LCD電視開(kāi)展降價(jià)活動(dòng),降幅從2000到4000不等。

  但可以預(yù)計(jì)的是,雖然畫(huà)質(zhì)更差,但曲面LCD電視最終還是會(huì)比平板LCD要貴一截。畢竟曲屏需要額外的加工,這些成本是強(qiáng)行彎曲所無(wú)法避免的。現(xiàn)在的曲面LCD電視的銷(xiāo)量,更多地是在打擦邊球,利用了用戶對(duì)曲面OLED的價(jià)格預(yù)期來(lái)銷(xiāo)售曲面LCD產(chǎn)品。

  從原理上的碾壓,OLED才是電視的未來(lái)

  OLED全稱是有機(jī)發(fā)光二級(jí)管,它被公認(rèn)為L(zhǎng)CD的繼任者,它也被認(rèn)為是下一代電視顯示技術(shù)的最佳方案。

  它的優(yōu)點(diǎn)幾乎都可以歸納為它簡(jiǎn)單的像素點(diǎn)自發(fā)光原理上,OLED的每個(gè)像素點(diǎn)自身都能獨(dú)立發(fā)光。不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f(shuō),它的每一個(gè)子像素點(diǎn)就是一顆LED燈,由紅綠藍(lán)三個(gè)子像素組成一個(gè)像素,這些像素組成的陣列就是OLED面板了。

  首先即便排除LCD背光和OLED的自發(fā)光效率差距,OLED的顯示效率就已經(jīng)從原理上比需要對(duì)光進(jìn)行多級(jí)“過(guò)慮”的LCD高一大截。其次是OLED不再需要背光源,屏幕可以做得更薄。

  而簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)帶來(lái)的紅利,還讓OLED通過(guò)配合不同的基板材質(zhì)實(shí)現(xiàn)彎曲甚至折疊顯示效果,當(dāng)中比較著名的例子,除了曲面電視,還有三星edge系列和LG的GFlex系列手機(jī)。只需要等上電路等配件的柔性化,OLED幾乎就可以馬上實(shí)現(xiàn)彎曲,甚至折疊效果了。

  顯示效果方面,可以獨(dú)立關(guān)閉的像素點(diǎn)讓OLED面板做到真正的全黑,因此也有遠(yuǎn)高于LCD屏幕的對(duì)比度。響應(yīng)速度方面,LCD屏幕的灰階改變需要通過(guò)液晶分子的偏轉(zhuǎn)完成,后者的偏轉(zhuǎn)是個(gè)物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程,會(huì)造成不同程度的畫(huà)面殘影,而固態(tài)而且沒(méi)有物理變化的OLED則沒(méi)有這方面的疑慮,其響應(yīng)速度甚至比同樣無(wú)需被動(dòng)光源的等離子還要快。

  可視角度上,LCD屏幕的垂直偏光片結(jié)構(gòu)限制了它的可視角度,即使有了后來(lái)的IPS、MVA等眾多不同的液晶排列方式,但這和沒(méi)有偏光片限制的OLED屏幕始終有差距。而OLED以前最大的顯示壽命問(wèn)題,在日本出光興產(chǎn)的熒光材料以及UDC公司開(kāi)發(fā)的紅光材料面世后已經(jīng)得到很大程度上的解決。

  這些原理上的巨大優(yōu)勢(shì),甚至在我們回溯到2007年發(fā)布的首款OLED電視索尼的XEL-1時(shí)就已經(jīng)非常明顯了。當(dāng)時(shí)已經(jīng)能做到響應(yīng)速度比傳統(tǒng)LCD快1000倍以上,高達(dá)1000000:1對(duì)比度,30000小時(shí)顯示壽命,眾多參數(shù)都可以碾壓現(xiàn)在的LCD電視。當(dāng)然,價(jià)格例外。

  作為一個(gè)新技術(shù),OLED在大屏化的過(guò)程中還有技術(shù)路線不確定、良品率低等還有很多技術(shù)問(wèn)題需要解決,例如屏幕超過(guò)20、30英寸后,光源衰減速度快,原生色彩過(guò)于艷麗帶來(lái)的色彩控制等問(wèn)題。但OLED在手機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展速度驚人,當(dāng)中三星的AMOLED屏幕(OLED中的一種)在這幾年間已經(jīng)完成了對(duì)傳統(tǒng)LCD屏幕的追趕和反超過(guò)程了。

  從制造成本上,大尺寸的OLED和已經(jīng)逝去的等離子面板相近,但OLED面板的生產(chǎn)線建設(shè)成本比等離子面板高出了近一個(gè)數(shù)量級(jí),這是OLED量產(chǎn)最大瓶頸之一。不過(guò)OLED可以繼承LCD生產(chǎn)線,在LCD向OLED的轉(zhuǎn)化和升級(jí)過(guò)程中的成本要遠(yuǎn)低于等離子面板,這也是后者注定消亡的重要原因。

  OLED的可塑性和能耗優(yōu)勢(shì),正在手機(jī)、可穿戴設(shè)備和IOT物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域慢慢凸顯。其應(yīng)用規(guī)模和需求的擴(kuò)大,對(duì)OLED的發(fā)展和成本控制是巨大的利好。很可能會(huì)加速OLED電視取代LCD電視的歷史進(jìn)程。

  為了抗衡OLED電視,LCD領(lǐng)域在2014年開(kāi)始掀起的量子點(diǎn)高色域、4K 超解析度(UHD)和曲面LCD的風(fēng)潮,但在LCD和OLED之爭(zhēng)中,勝利的天平已經(jīng)慢慢像OLED傾斜了。如果說(shuō)曲面LCD電視是這次顯示技術(shù)更替過(guò)程中的一個(gè)鬧劇,那技術(shù)停滯多年的LCD突然爆發(fā),放在這樣的時(shí)代背景下,就好像是一代梟雄的垂死掙扎。


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