《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)域的毫無疑問的王者近20年。2013年10月,松下宣布2014年3月底等離子電視停產(chǎn),一個時代正式終結(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的也是個可以做成曲面的技術(shù)——OLED(有機發(fā)光二極管)。

  2013年初的CES展會上,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)對來勢洶洶的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CRT,但LCD也遲早會被其他技術(shù)代替。但在被代替之前,廠商都會為了原有的LCD生產(chǎn)線續(xù)命,不停地推出過渡產(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?

  曲面顯示可以換來相對更大的用戶視野,提升觀看的臨場感,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并通過像素陣列顯示不同的圖像了。

  大家平時聽的TN、IPS、MVA、PVA面板都是由TFT驅(qū)動的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。

  對于每一個子像素點來說,液晶負責(zé)控制灰度,三原色濾光片控制顏色,它們必須一一對應(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)周長會小于外周長,原來一一對應(yīng)的液晶和濾光片就會出現(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題。

  曲面LCD電視霸王硬上弓帶來問題

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  強行彎曲帶來嚴重的漏光問題

  除開彎曲的技術(shù)難度,曲屏LCD和下面會說到OLED也有本質(zhì)上的差異。首先是LCD屏幕彎曲時,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,但實際過程中是“霸王硬上弓”地將平面液晶面板強行折彎,屏幕當(dāng)中的液晶分子方向無法均勻改變,直接導(dǎo)致了曲面LCD電視出現(xiàn)亮度、對比度、可視角度的全面下降,而且還會有明顯的跑光漏光、邊緣畫質(zhì)下降等問題,具體效果就類似我們擠壓屏幕時看到的水波紋。

  雖然曲面確實可以提升一些臨場感,但實際上LCD被做成曲面之后已經(jīng)“變味”了,畫質(zhì)反倒不如平面LCD。對于追求輕薄和畫質(zhì)的用戶來說,曲面LCD電視還不如原來的平面LCD電視,更加無法和眾多可以天生彎曲的OLED電視相比了。

  這就有點像當(dāng)年LCD顯示器的背光從CCFL(冷陰極熒光燈管)強行換成LED(發(fā)光二極管),因為廠家無法控制后者的色域和壽命,反而出現(xiàn)了背光閃爍、藍光逸出等眾多讓畫質(zhì)和觀賞體驗倒退問題。

  兇殘的暴利空間

  雖然曲面LCD和普通的LCD電視并沒有本質(zhì)差異,而且還會出現(xiàn)實打?qū)嵉漠嬞|(zhì)下降,但比起現(xiàn)在成本較高的OLED,這確實是成本最低的曲面電視方案。但諷刺的是,消費者卻沒能享受這簡單的曲屏紅利。

  針對市面上價格較低的曲面電視海信K7100U(售價7999元),以及微鯨WTV55K1(售價3599元)進行BOM物料清單成本對比拋開不同產(chǎn)品的宣傳賣點差異,對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。但實際上這900元的成本,卻因為前者的“曲面”噱頭而帶來了接近2倍的價格差異。

  廠商把LCD電視做成曲面,主因還是里面巨大的利潤空間。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,但對電視本身最重要的畫質(zhì)卻避而不談。

  曲面LCD電視這一點點的天價曲面弧度,其“成本”都夠用戶再買一兩部同樣的電視了,而且其畫質(zhì)還不如普通了的LCD電視。要不是國內(nèi)曲面LCD電視的爆發(fā),剛好避開了315的時間節(jié)點,央視重點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電視的很多問題在實際賣場中都能發(fā)現(xiàn),用戶最終還是用人民幣表達了自己的意見。2015年初的半年后,曲面LCD電視的平均售價已下降近30%。7月起,很多廠商都以針對曲面LCD電視開展降價活動,降幅從2000到4000不等。

  但可以預(yù)計的是,雖然畫質(zhì)更差,但曲面LCD電視最終還是會比平板LCD要貴一截。畢竟曲屏需要額外的加工,這些成本是強行彎曲所無法避免的?,F(xiàn)在的曲面LCD電視的銷量,更多地是在打擦邊球,利用了用戶對曲面OLED的價格預(yù)期來銷售曲面LCD產(chǎn)品。

  從原理上的碾壓,OLED才是電視的未來

  OLED全稱是有機發(fā)光二級管,它被公認為LCD的繼任者,它也被認為是下一代電視顯示技術(shù)的最佳方案。

  它的優(yōu)點幾乎都可以歸納為它簡單的像素點自發(fā)光原理上,OLED的每個像素點自身都能獨立發(fā)光。不嚴謹?shù)卣f,它的每一個子像素點就是一顆LED燈,由紅綠藍三個子像素組成一個像素,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)從原理上比需要對光進行多級“過慮”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。

  而簡單結(jié)構(gòu)帶來的紅利,還讓OLED通過配合不同的基板材質(zhì)實現(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。只需要等上電路等配件的柔性化,OLED幾乎就可以馬上實現(xiàn)彎曲,甚至折疊效果了。

  顯示效果方面,可以獨立關(guān)閉的像素點讓OLED面板做到真正的全黑,因此也有遠高于LCD屏幕的對比度。響應(yīng)速度方面,LCD屏幕的灰階改變需要通過液晶分子的偏轉(zhuǎn)完成,后者的偏轉(zhuǎn)是個物理運動過程,會造成不同程度的畫面殘影,而固態(tài)而且沒有物理變化的OLED則沒有這方面的疑慮,其響應(yīng)速度甚至比同樣無需被動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,即使有了后來的IPS、MVA等眾多不同的液晶排列方式,但這和沒有偏光片限制的OLED屏幕始終有差距。而OLED以前最大的顯示壽命問題,在日本出光興產(chǎn)的熒光材料以及UDC公司開發(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,甚至在我們回溯到2007年發(fā)布的首款OLED電視索尼的XEL-1時就已經(jīng)非常明顯了。當(dāng)時已經(jīng)能做到響應(yīng)速度比傳統(tǒng)LCD快1000倍以上,高達1000000:1對比度,30000小時顯示壽命,眾多參數(shù)都可以碾壓現(xiàn)在的LCD電視。當(dāng)然,價格例外。

  作為一個新技術(shù),OLED在大屏化的過程中還有技術(shù)路線不確定、良品率低等還有很多技術(shù)問題需要解決,例如屏幕超過20、30英寸后,光源衰減速度快,原生色彩過于艷麗帶來的色彩控制等問題。但OLED在手機領(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)完成了對傳統(tǒng)LCD屏幕的追趕和反超過程了。

  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數(shù)量級,這是OLED量產(chǎn)最大瓶頸之一。不過OLED可以繼承LCD生產(chǎn)線,在LCD向OLED的轉(zhuǎn)化和升級過程中的成本要遠低于等離子面板,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,正在手機、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)模和需求的擴大,對OLED的發(fā)展和成本控制是巨大的利好。很可能會加速OLED電視取代LCD電視的歷史進程。

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


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