从曲面LCD到OLED 被转嫁到消费者头上的电视面板转型

这是一篇关于LCD和OLED的长篇科普,建议备好薯片零食观看。

在击败CRT之后,LCD技术成为显示领域的毫无疑问的王者近20年。2013年10月,松下宣布2014年3月底等离子电视停产,一个时代正式终结,挑战LCD的历史使命由OLED接手。

从LCD到OLED,充满讽刺的朝代更替

带有讽刺意味的是,20年前平面的LCD技术取代了曲面凸出的CRT阴极射线管;20年后,要取代LCD的也是个可以做成曲面的技术——OLED(有机发光二极管)。

2013年初的CES展会上,全球首款曲面OLED电视由LG推出。更有讽刺意味的是,就像当年厂商为了让CRT续命,“模仿”平板LCD推出了平面的CRT显示器一样,为了应对来势汹汹的OLED,索尼在同年IFA推出了世界首款曲面LED电视。

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OLED电视结构

技术是残酷的,液晶LCD曾经战胜过CRT,但LCD也迟早会被其他技术代替。但在被代替之前,厂商都会为了原有的LCD生产线续命,不停地推出过渡产品。而这次把LCD推上风口浪尖的则是企图抢占原本属于OLED市场的曲面LCD电视。

东施效颦,为何普通液晶不宜做成曲面?

曲面显示可以换来相对更大的用户视野,提升观看的临场感,而且曲面电视也有更加相当震撼的外观。所以可以方便地做成曲面的OLED,就被LG设计成了曲面OLED电视。但同样的事情放在把LCD上就完全是东施效颦了。

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LCD液晶的成像原理和结构较为复杂。它是通过电压控制液晶分子旋转,从而遮挡背光控制颜色深浅(灰阶亮度),再通过偏振片和滤光片让不同子像素显示三原色,这样就可以得到颜色和深浅可控的子像素点并通过像素阵列显示不同的图像了。

大家平时听的TN、IPS、MVA、PVA面板都是由TFT驱动的LCD显示器,它们的差别主要就是液晶分子的排列方式。而实际结构中,关键的液晶分子被夹在两块玻璃之间,由TFT(薄膜晶体管)施加电压驱动。

对于每一个子像素点来说,液晶负责控制灰度,三原色滤光片控制颜色,它们必须一一对应才能显示正确的颜色。而如果LCD液晶面板出现弯曲,内周长会小于外周长,原来一一对应的液晶和滤光片就会出现位置偏差,导致颜色变化失真。而其他副作用包括漏光、暗屏重影及雪花等问题。

曲面LCD电视霸王硬上弓带来问题

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强行弯曲带来严重的漏光问题

除开弯曲的技术难度,曲屏LCD和下面会说到OLED也有本质上的差异。首先是LCD屏幕弯曲时,其众多的结构部件并不能跟着弯曲,厂家就索性让它们保留原状。这是曲面LED电视机身较厚,甚至部分产品背部还是平面的主要原因。

其次是,国内曲面LCD电视采用的都是液晶分子垂直排布的VA软屏,但实际过程中是“霸王硬上弓”地将平面液晶面板强行折弯,屏幕当中的液晶分子方向无法均匀改变,直接导致了曲面LCD电视出现亮度、对比度、可视角度的全面下降,而且还会有明显的跑光漏光、边缘画质下降等问题,具体效果就类似我们挤压屏幕时看到的水波纹。

虽然曲面确实可以提升一些临场感,但实际上LCD被做成曲面之后已经“变味”了,画质反倒不如平面LCD。对于追求轻薄和画质的用户来说,曲面LCD电视还不如原来的平面LCD电视,更加无法和众多可以天生弯曲的OLED电视相比了。

这就有点像当年LCD显示器的背光从CCFL(冷阴极荧光灯管)强行换成LED(发光二极管),因为厂家无法控制后者的色域和寿命,反而出现了背光闪烁、蓝光逸出等众多让画质和观赏体验倒退问题。

凶残的暴利空间

虽然曲面LCD和普通的LCD电视并没有本质差异,而且还会出现实打实的画质下降,但比起现在成本较高的OLED,这确实是成本最低的曲面电视方案。但讽刺的是,消费者却没能享受这简单的曲屏红利。

针对市面上价格较低的曲面电视海信K7100U(售价7999元),以及微鲸WTV55K1(售价3599元)进行BOM物料清单成本对比抛开不同产品的宣传卖点差异,对于电视最重要的屏幕本身,海信K7100U采用AUO液晶屏幕,微鲸采用LGD液晶屏幕,成本趋同为240美金,约合1535元人民币。

而传统LCD电视的其他部分也出现了严重的趋同,两者的背光、电源模组几乎相同。最终两款同尺寸的LCD电视的BOM成本分别为3420元和2533元。但实际上这900元的成本,却因为前者的“曲面”噱头而带来了接近2倍的价格差异。

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曲面LCD电视网上报价

厂商把LCD电视做成曲面,主因还是里面巨大的利润空间。随便到网上商城一看,市面上的曲面LCD电视普遍比同尺寸的平面LCD电视高2-4倍,当中的暴利空间巨大。各大厂商也纷纷在自身曲面LED电视产品广告宣传中贴上奢侈、高端的标签,但对电视本身最重要的画质却避而不谈。

曲面LCD电视这一点点的天价曲面弧度,其“成本”都够用户再买一两部同样的电视了,而且其画质还不如普通了的LCD电视。要不是国内曲面LCD电视的爆发,刚好避开了315的时间节点,央视重点批斗的名单里面肯定得有曲面LCD厂商。

当然,用户也不是傻子。曲面LCD电视的很多问题在实际卖场中都能发现,用户最终还是用人民币表达了自己的意见。2015年初的半年后,曲面LCD电视的平均售价已下降近30%。7月起,很多厂商都以针对曲面LCD电视开展降价活动,降幅从2000到4000不等。

但可以预计的是,虽然画质更差,但曲面LCD电视最终还是会比平板LCD要贵一截。毕竟曲屏需要额外的加工,这些成本是强行弯曲所无法避免的。现在的曲面LCD电视的销量,更多地是在打擦边球,利用了用户对曲面OLED的价格预期来销售曲面LCD产品。

从原理上的碾压,OLED才是电视的未来

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OLED全称是有机发光二级管,它被公认为LCD的继任者,它也被认为是下一代电视显示技术的最佳方案。

它的优点几乎都可以归纳为它简单的像素点自发光原理上,OLED的每个像素点自身都能独立发光。不严谨地说,它的每一个子像素点就是一颗LED灯,由红绿蓝三个子像素组成一个像素,这些像素组成的阵列就是OLED面板了。

首先即便排除LCD背光和OLED的自发光效率差距,OLED的显示效率就已经从原理上比需要对光进行多级“过虑”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。

而简单结构带来的红利,还让OLED通过配合不同的基板材质实现弯曲甚至折叠显示效果,当中比较著名的例子,除了曲面电视,还有三星edge系列和LG的GFlex系列手机。只需要等上电路等配件的柔性化,OLED几乎就可以马上实现弯曲,甚至折叠效果了。

显示效果方面,可以独立关闭的像素点让OLED面板做到真正的全黑,因此也有远高于LCD屏幕的对比度。响应速度方面,LCD屏幕的灰阶改变需要通过液晶分子的偏转完成,后者的偏转是个物理运动过程,会造成不同程度的画面残影,而固态而且没有物理变化的OLED则没有这方面的疑虑,其响应速度甚至比同样无需被动光源的等离子还要快。

可视角度上,LCD屏幕的垂直偏光片结构限制了它的可视角度,即使有了后来的IPS、MVA等众多不同的液晶排列方式,但这和没有偏光片限制的OLED屏幕始终有差距。而OLED以前最大的显示寿命问题,在日本出光兴产的荧光材料以及UDC公司开发的红光材料面世后已经得到很大程度上的解决。

这些原理上的巨大优势,甚至在我们回溯到2007年发布的首款OLED电视索尼的XEL-1时就已经非常明显了。当时已经能做到响应速度比传统LCD快1000倍以上,高达1000000:1对比度,30000小时显示寿命,众多参数都可以碾压现在的LCD电视。当然,价格例外。

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作为一个新技术,OLED在大屏化的过程中还有技术路线不确定、良品率低等还有很多技术问题需要解决,例如屏幕超过20、30英寸后,光源衰减速度快,原生色彩过于艳丽带来的色彩控制等问题。但OLED在手机领域的发展速度惊人,当中三星的AMOLED屏幕(OLED中的一种)在这几年间已经完成了对传统LCD屏幕的追赶和反超过程了。

从制造成本上,大尺寸的OLED和已经逝去的等离子面板相近,但OLED面板的生产线建设成本比等离子面板高出了近一个数量级,这是OLED量产最大瓶颈之一。不过OLED可以继承LCD生产线,在LCD向OLED的转化和升级过程中的成本要远低于等离子面板,这也是后者注定消亡的重要原因。

OLED的可塑性和能耗优势,正在手机、可穿戴设备和IOT物联网领域慢慢凸显。其应用规模和需求的扩大,对OLED的发展和成本控制是巨大的利好。很可能会加速OLED电视取代LCD电视的历史进程。

为了抗衡OLED电视,LCD领域在2014年开始掀起的量子点高色域、4K 超解析度(UHD)和曲面LCD的风潮,但在LCD和OLED之争中,胜利的天平已经慢慢像OLED倾斜了。如果说曲面LCD电视是这次显示技术更替过程中的一个闹剧,那技术停滞多年的LCD突然爆发,放在这样的时代背景下,就好像是一代枭雄的垂死挣扎。

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