天马攻破LCD指纹识别,红米手机或大量导入

OLEDindustry · 2020-03-12

已上头条

近日,小米集团副总裁、中国区总裁、红米Redmi品牌总经理卢伟冰在微博上发布了一条微博,宣称Redmi目前已经成功地在LCD上实现屏幕指纹识别,并具备可量产性。

据runto报道,卢伟冰这次展示的LCD屏幕指纹识别解决方案来自天马,采用外挂式触控模组,当前未进入量产。

与天马一样的液晶面板厂商都在想方设法去突破LCD屏幕指纹识别技术难点。因为在与刚性OLED竞争的过程中,无法集成指纹识别让LTPS LCD明显处于下风。

去年,友达、天马、阜时科技、TCL华星、群创都在积极研发LCD屏幕指纹识别解决方案。其中友达、天马、阜时科技皆有一定成果,友达还展出了全球首款全屏幕光学内嵌式指纹扫描LTPS显示屏。天马、阜时科技也研发出了样品。阜时科技甚至宣称能够量产。

在OLED屏幕手机流行的今天,为什么LCD爱用者还坚定护航?

LCD与OLED的发光原理

无论LCD还OLED,都是智能手机领域使用最多的两种显示技术,包括TFT、IPS、AMOLED、PMOLED等均为基于这两种技术的「加强版」。

LCD与OLED屏幕种类

LCD(Liquid Crystal display)即液晶显示技术,历史可追溯至20多年前,广泛应用于电视机、计算机、智能手机等电子装置。

LCD屏幕的构造就像两片「玻璃」中间夹一层液晶,下基板放置薄膜晶体管,上基板还有色彩滤光层,中间液晶层在电压作用下会产生不同的光特征,最后投射时经过色彩滤光层产生不同色彩。

OLED(Organic Light-Emitting Diode)全称是有机发光二极管,公认为LCD继承者,也认为是下一代智能手机显示屏幕的最佳方案。

与LCD不同,OLED每个像素点都能独立发光,我们可把每个子像素点看作一颗LED灯,由红绿蓝三子像素组成一个像素,这些像素组成的数组就是OLED面板。

简单理解,LCD的光源层和显示层分离,OLED显示层和光源层合而为一。同时LCD光源固定,无法单独发光。

OLED架构有许多红利性特质,包括但不限于:

OLED显示效率比需多级「过滤」光的LCD更高。

OLED不再需要背光源,屏幕可做得更薄。

配合不同的基板材质,OLED还能做成弯曲甚至折迭显示效果。

OLED屏幕烙印与闪烁问题

按理来说,未来手机市场的发展趋势,OLED拥有无限潜力。但与LCD相比,也有遭诟病的缺点,包括烙印和闪烁问题。

如上所述,OLED每个像素都会发光,而亮度控制由电流驱动,控制发光材料形成不同色彩,即DC调光。

不过,由于不同色彩像素点材质不同,发光寿命就有影响;加上三色子像素的波长有差异,对电流也有不同要求,如蓝色就需更高电流通过。因此屏幕损耗过大或低亮度情况,想控制每个子像素的亮度配置十分困难,这时OLED屏幕可能会发红,或出现「残影」,就是大家常说的「烙印」。

为了解决这难题,厂商想出新办法──使用PWM调光代替DC调光。具体操作是让屏幕不断闪烁,达到一定频率后,人眼会有暂留视觉效果,让屏幕看起来「常亮」。如果需要降低亮度,只需要增加闪烁时间间隔即可。

就这样,PWM调光导致频闪,并遭LCD爱用者口诛笔伐。

▲白色区域为高风险,黄色区域为低风险,绿色区域为无风险。

根据《IEEEStd1789-2015标准》(IEEE为美国电气和电子工程师协会),低健康风险的频闪范围应在1,250Hz以上;中国也有相关侦测机构针对标准测试,若光导出频率大于3,125Hz,认为无频闪,进入豁免安全区。

尽管上述报告并不是针对手机显示屏幕,而是针对照明灯类,但也显示出规律:频率越高,对健康造成的风险就越低。

这里列举两组使用LCD和OLED的手机频闪频率:

iPhoneXR(LCD屏幕)闪烁速率超过9,000Hz;iPhoneXsMax(OLED屏幕)在低亮度时闪烁速率只有240Hz。

华为Mate20(LCD屏幕)频率接近15,000Hz;华为Mate20Pro(OLED屏幕)闪烁速率为245Hz。

尽管肉眼不太容易察觉屏幕闪烁,且目前医学及电器方面也没有对「低频伤眼」盖棺定论,但网络出现几乎一边倒的观点:OLED的闪烁会导致眼睛疲劳,甚至干涩疼痛。

LCD走下神坛

相比OLED,LCD屏幕发展历史悠久,制程成熟,因此成本更低。由于使用背板发光,所以寿命较OLED屏幕更长,且调光过程自然柔和不伤眼。

LCD屏幕在智能手机「崛起」要归功夏普2014年的首款「全屏幕」手机AquosCrystal──搭载5寸LCD屏幕,分辨率1,280×720,屏幕占比达78.5%。可以说AquosCrystal是全屏幕手机的开山之作,很大程度奠定LCD屏幕在手机发展的基础。

2017年苹果发表搭载OLED屏幕的iPhoneX系列手机之前,LCD绝对称得上市场主流。到2019年,市面很难见到搭载LCD的真旗舰──与市场需求不无关系。

近年来,屏幕下指纹技术开始成为智慧手机的卖点,然而技术主要基于光学和超音波解锁,但LCD面板恰好有阻挡光线和超音波的背光单元,因此也就不具屏幕下指纹解锁功能。

此外,LCD屏幕需要一系列背光模块,这会增加厚度,略显机身厚重,形状也较固定不可变形。这特征又与如今智能手机「极限轻薄」「折迭屏幕」「曲面屏幕」「真全屏幕」等卖点相悖。因此不少人就帮LCD屏幕贴上「低阶过时」等标签。

不过,在2019年年中,京东方、汇顶科技等企业已经宣布攻克LCD屏幕下指纹技术难关,并将在不久后实现量产,困扰LCD多年的屏幕下指纹难题终于解决。

当然一项新技术,OLED还有许多问题待解决,但短短几年,OLED屏幕在手机领域的发展速度惊人,三星AMOLED(OLED的一种)屏幕水平已超过传统LCD屏幕。

小结

无论LCD还OLED,两者各有优劣。选择OLED,能有更鲜艳的色彩效果,更薄的屏幕、更快的响应速度;选择LCD,能避免烙印和闪烁,屏幕更自然清晰。

即便OLED似乎更符合目前主流手机市场的「口味」,但LCD也在积极求变。市场有各自拥有独特定位的两种技术,未尝不是件好事。

来源:RUNTO、Technews