小小手機(jī)，大有乾坤。

這個(gè)曾經(jīng)只用來打電話的通信工具，目前已經(jīng)無所不能，成為了人們連接整個(gè)世界的第一窗口。

而手機(jī)屏幕，承擔(dān)著手機(jī)的顯示功能，以及觸控操作的入口，更是“窗口的窗口”，地位十分重要。

本期，和大家聊一聊手機(jī)屏幕背后的秘密。看完本文，下面的這些問題就可以得到答案：

1、手機(jī)屏幕都有哪些形態(tài)？

2、如何度量手機(jī)屏幕的尺寸大小？

3、分辨率，PPI，刷新率這些概念指的是什么？

4、手機(jī)屏幕有哪些類型，背后的技術(shù)原理是什么？

一、手機(jī)屏幕的形態(tài)

自從智能手機(jī)占據(jù)主流市場以來，手機(jī)作為碎片時(shí)間的娛樂及資訊中心，需要更大的顯示面積，因此屏幕越來越大；與此同時(shí)，傳統(tǒng)的手機(jī)都有一個(gè)用來放置聽筒和前置攝像頭的“額頭”，以及用來放置Home鍵的“下巴”，導(dǎo)致手機(jī)體積過大，屏占比難以提升。

后來，蘋果想出了一個(gè)辦法，把手機(jī)額頭上的一系列器件集中要中央，兩邊則讓屏幕延伸上去，神似“齊劉海兒”，因此這種屏幕就被叫做“劉海屏”。

“劉海屏”打響了手機(jī)屏占比這場戰(zhàn)爭的第一槍。之后各路安卓手機(jī)爭相效仿，但很快覺得丑陋且乏味，于是各種屏占比更高的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了。

水滴屏：屏幕上方避開了前置攝像頭，且攝像頭的黑底色和上邊框連在一起，就像懸掛著一顆搖搖欲墜的水滴一樣，因此得名“水滴屏”。

珍珠屏：其實(shí)就是水滴屏，但華為覺得攝像頭占據(jù)的部分更像是一顆飽滿圓潤的珍珠，為了彰顯不凡氣質(zhì)，故稱之為“珍珠屏”。

挖孔屏：從前面的幾種形態(tài)可以看出，對于前置攝像頭的處理方式，決定了屏幕的形態(tài)。如果把屏幕挖個(gè)孔，并將攝像頭鑲于其上，就成為了“挖孔屏”。

瀑布屏：前面的劉海屏，水滴屏還有挖孔屏都無一例外地跟手機(jī)上端的攝像頭死磕，但手機(jī)兩側(cè)還是有邊框啊，看著還是不夠震撼。于是就有人想到，那我在左右兩側(cè)搞個(gè)曲面，把屏幕往下彎一些，不就從正面不就看不到邊框了嗎！這種屏幕的左右兩側(cè)像瀑布一樣，因此得名“瀑布屏”。

全面屏：手機(jī)的正面就是完整的一塊屏幕，沒有劉海，也沒有水滴或者珍珠，更沒有挖孔。全面屏看似完美，卻是由一系列妥協(xié)達(dá)成的：前置攝像頭平時(shí)收縮于機(jī)身內(nèi)部，使用時(shí)則徐徐從頂部彈出，這個(gè)結(jié)構(gòu)必須精密耐用，因此為了完美的外觀增加了不必要的復(fù)雜度。真全屏還可以和瀑布屏疊加。

二、手機(jī)屏幕的主要參數(shù)

手機(jī)屏幕以英寸度量，每英寸相當(dāng)于2.54厘米。我們平常說手機(jī)屏幕是多少寸，其實(shí)指的并非是手機(jī)的邊長，而是屏幕對角線的長度。

隨著手機(jī)從功能機(jī)向智能機(jī)的演進(jìn)，手機(jī)屏幕也越來越大。曾經(jīng)喬布斯宣稱手機(jī)屏幕的黃金尺寸是3.5英寸，結(jié)果現(xiàn)在大多數(shù)旗艦機(jī)屏幕尺寸都維持在6英寸以上，甚至有不少廠商已經(jīng)將手機(jī)屏幕擴(kuò)大到了7英寸。

話說屏幕尺寸大了，圖像顯示必然就更清晰嗎？這就要引入像素和分辨率的概念。

像素(Pixel)：屏幕顯示的原理，其實(shí)是把有效面積劃分為很多個(gè)小格子，每個(gè)格子只顯示一種顏色，是成像的最小元素，因此就叫做“像素”。

分辨率：屏幕在長度和寬度這兩個(gè)方向上各有多少像素，就叫做分辨率，一般用AxB來表示。分辨率越高，每個(gè)像素的面積越小，顯示效果就越平滑精細(xì)。

常見的顯示器屏幕分辨率定義

比如，iPhone X的屏幕大小為5.8英寸，分辨率為1125x2436，也就是說，這款手機(jī)在寬度方向有1125個(gè)像素，長度方向有2436個(gè)像素。

PPI：不同手機(jī)屏幕的尺寸不同，自然分辨率也就不同，那么如何直觀地表示手機(jī)屏幕的像素密度，也就是清晰度呢？

答案很簡單，不管你屏幕面積多大，我都給折算成單位面積的像素?cái)?shù)量，然后不就標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，可以相互比較了嗎？

實(shí)際上，因?yàn)槠聊淮笮∮糜⒋绫硎荆瑯I(yè)界標(biāo)準(zhǔn)折算的是每英寸屏幕包含的像素?cái)?shù)量，叫做PPI(Pixels Per Inch)，也可稱為像素密度。

PPI的計(jì)算方式如下：利用勾股定理，通過分辨率中水平方向和垂直方向的像素?cái)?shù)量，計(jì)算出對角線方向的像素?cái)?shù)量，然后再除以對角線長度（也就是手機(jī)平面大小的英寸數(shù)）即可。

下圖以iPhone5為例，通過計(jì)算可得出其PPI為326。當(dāng)然，通過查看產(chǎn)品介紹來獲取PPI值更為簡單方便。

PPI計(jì)算示例（iPhone5）

有了度量方式，那么手機(jī)屏幕采用多大的PPI才好呢？我們的期望當(dāng)然是：眼睛看到的圖像清晰平滑，完全感受不到像素的存在。

十年前，在iPhone 4發(fā)布會上，喬布斯是這樣說的：“當(dāng)你所拿的東西距離你10-12英寸（約25-30厘米）時(shí)，它的分辨率只要達(dá)到300 PPI這個(gè)‘神奇數(shù)字’以上，你的視網(wǎng)膜就無法分辨出像素點(diǎn)了。”

這就是蘋果對“視網(wǎng)膜屏幕(Retina)”的最初定義，iPhone 4屏幕的像素密度也達(dá)到了326ppi。

實(shí)際上，喬布斯的定義中假設(shè)看屏幕的人的視力為1.0，但實(shí)際上很多人的視力要遠(yuǎn)好于1.0；并且看屏幕的距離需要在25到30厘米，實(shí)際上很多人可能會湊地更近。因此，300 PPI這個(gè)數(shù)值并不是絕對的。

業(yè)界也并未囿于這個(gè)值，而是不斷拔高，目前主流手機(jī)的PPI都在300到500之間，三星的旗艦甚至都超過了500，連蘋果自己的iPhone X和11都已達(dá)到了458的PPI。

下面再說說最近被炒得比較熱的另外一個(gè)參數(shù)：刷新率。

刷新率，就是一秒時(shí)間內(nèi)手機(jī)屏幕顯示刷新的次數(shù)。比如常見的60Hz刷新率，就是屏幕上顯示的內(nèi)容每秒刷新60次。

為啥屏幕顯示的內(nèi)容要快速刷新呢？

當(dāng)物體在快速運(yùn)動(dòng)時(shí), 當(dāng)人眼所看到的影像消失后，人眼仍能繼續(xù)保留其影像0.1-0.4秒左右的圖像，這種現(xiàn)象被稱為視覺暫留現(xiàn)象。

由于視覺暫留效應(yīng)，如果給人眼看多張快速變換的圖片的話，前一張圖片的內(nèi)容還在視覺暫留，下一張圖片又很快映入眼簾，就給人以連續(xù)的動(dòng)畫感覺，這就是視頻的原理。

因此，視頻播放有一個(gè)“幀率(FPS: Frame per second)的概念，就是每秒播放多少張連續(xù)畫面。

當(dāng)幀率為16 FPS時(shí)，人眼就會認(rèn)為圖像是連貫的，更高的幀率可以得到更流暢、更逼真的動(dòng)畫。一般來說25到30 FPS是可以接受的，但是將幀率提升至60 FPS則可以明顯提升交互感和逼真感。

因此，屏幕的刷新率必須要大于視頻的幀率。否則，視頻都播放到下一幀了，而屏幕還沒刷新顯示，停留在上一幀都內(nèi)容上，用戶體驗(yàn)自然是不好。

目前絕大多數(shù)的視頻幀率都小于60FPS，因此手機(jī)屏幕的刷新率不應(yīng)低于60Hz。理論上來說，刷新率越高，屏幕的顯示和操作越細(xì)膩流暢，因此目前很多旗艦機(jī)都使用了90Hz，甚至120Hz的刷新率。

三、手機(jī)的屏幕背后的技術(shù)

如果我們看手機(jī)的宣傳海報(bào)是話，可以發(fā)現(xiàn)這里面關(guān)于屏幕材質(zhì)和技術(shù)的的用語是五花八門：有TFT LCD，TFT，IPS，LTPS，OLED，AMOLED等等，讓人眼花繚亂。

使用這些技術(shù)的屏幕到底哪里不同，有啥優(yōu)劣點(diǎn)？

其實(shí)，目前主流的手機(jī)屏幕，從大的技術(shù)上來分類，無非就是LCD和OLED這兩種。

LCD：英文全稱Liquid Crystal Display，其實(shí)就是大名鼎鼎的液晶顯示。

OLED：英文全稱Organic Light-Emitting Diode，翻譯過來就是有機(jī)發(fā)光二極管，又稱作有機(jī)電激光顯示。

光的三原色是紅綠藍(lán)，不同比例的這三種顏色混合，就可以得到自然界中幾乎所有顏色了。因此，手機(jī)屏幕上的每個(gè)像素也都是由這三種顏色混合組成。

下圖是LCD和OLED技術(shù)下，每個(gè)像素的縱切面圖，表示了這個(gè)像素發(fā)光的原理。

LCD和OLED屏幕結(jié)構(gòu)

LCD技術(shù)，“液晶（就是上圖中左側(cè)的Liquid Crystal）”兩個(gè)字雖然很顯眼，但液晶卻并不能發(fā)出光來，需要一塊由LED（發(fā)光二極管）組成的背板來提供白色光源，也叫做“背光（上圖中的Back-light）”。

每個(gè)像素在背光的基礎(chǔ)上，再加上一層有著紅，綠，藍(lán)這三種顏色的薄膜，白光透過這些薄膜，就變成了紅，綠，藍(lán)這三種顏色的有色光。

但這三種光的強(qiáng)度如果一樣的話，混合起來就又成了白光或者灰光，因此必須靈活控制每種光的強(qiáng)度，才能混合出多種顏色來。

這時(shí)，就輪到液晶這種材料出場了。液晶這種物質(zhì)有個(gè)特點(diǎn)，那就是在電場的作用下，其分子排列會產(chǎn)生變化，從而影響到對光的通透性，改變電壓可調(diào)整透過光的多少。

對于LCD屏幕來說，夾在背光和薄膜之間的液晶層，通過調(diào)整輸入電壓來調(diào)整可通過的光亮，再通過有色薄膜之后，就可以得到不同強(qiáng)度的三原色光，混合之后就是變化萬千的顏色了。

那么，怎樣調(diào)整每個(gè)像素輸入電壓呢？

所謂TFT(Thin film transistor)是指液晶面板玻璃基片上的薄膜晶體管陣列，可以讓LCD的每個(gè)像素都設(shè)有自身的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對點(diǎn)”的獨(dú)立精確控制。

因此，主流的LCD屏幕也叫做TFT-LCD。而IPS，LTPS其實(shí)都是TFT-LCD下的不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。

LCD說了這么多，現(xiàn)在輪到OLED了。

OLED屏的結(jié)構(gòu)和LCD相比簡單很多，不需要背光，也沒有液晶和彩色濾光膜，其內(nèi)部的有機(jī)材料涂層就像有色小燈泡一樣，通電即可發(fā)光

AMOLED：OLED大家已經(jīng)知道了，前面的AM說的是OLED的驅(qū)動(dòng)方式，其全稱是Active Matrix，也就是有源矩陣，通常使用TFT作為開關(guān)，來控制通過有機(jī)材料的電流來實(shí)現(xiàn)不同顏色顯示。目前所有用于手機(jī)的OLED都是AMOLED，因此可以認(rèn)為兩者是同一個(gè)東西。

Super AMOLED：三星對AMOLED的改進(jìn)，取消了中間的觸摸感應(yīng)面板，將AMOLED感應(yīng)層做在了屏幕之上，因此操控更靈敏，更纖薄，亮度也更高，在陽光下的演示效果更好。

Dynamic AMOLED：還是三星推出的AMOLED改進(jìn)技術(shù)，目前主要用于高端機(jī)。這種技術(shù)改變了OLED中的有機(jī)材料，據(jù)稱可以實(shí)現(xiàn)更廣的動(dòng)態(tài)范圍，在圖像明暗對比較高時(shí)，可以顯示更多的暗部細(xì)節(jié)。

本質(zhì)來說，Super AMOLED和Dynamic AMOLED噱頭的成分居多，它們都屬于AMOLED，而AMOLED正是用于手機(jī)的OLED技術(shù)。

LCD和OLED下的各種細(xì)分屏幕技術(shù)

跟OLED屏相比，LCD屏有不少劣勢。

1、無法顯示黑色：由于液晶層無法完全閉合，總有一些背光會透過去，因此LCD無法顯示純黑色，只能顯示為深灰色。而OLED則可以通過控制每個(gè)像素的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)純黑色顯示。

OLED屏幕（左側(cè)）下的夜空要明顯深邃一些

2、容易漏光：LCD屏幕的背光，很容易從屏幕和手機(jī)的邊框泄漏出去，形成漏光現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在手機(jī)做工粗糙的時(shí)代很普遍，目前已經(jīng)很少見到了。

3、屏幕厚度大：LCD由于技術(shù)復(fù)雜，受限于背光層和液晶層，屏幕厚度遠(yuǎn)大于OLED。當(dāng)然這點(diǎn)厚度在電視上完全不值一提，但在手機(jī)這種追求纖薄，內(nèi)部空間極為有限的場景下，屏幕薄一些，就能塞下更多的其他元器件，用于提升其它方面的性能。

LCD屏幕的厚度遠(yuǎn)大于OLED屏幕

4、難以實(shí)現(xiàn)曲面屏：LCD無法大幅度彎曲，而OLED可以。因此對于那些像曲面屏手機(jī)，就只能采用OLED屏了。

5、耗電量大：由于LCD屏存在背光，使用時(shí)必須整個(gè)點(diǎn)亮，而OLED可以單獨(dú)控制每個(gè)像素的開關(guān)，所以LCD屏的耗電量遠(yuǎn)大于OLED。下圖中堅(jiān)果R1和小米mix2s都是LCD屏幕，在長時(shí)間視頻播放下續(xù)航明顯處于劣勢。

LCD屏幕能耗大，續(xù)航吃虧

6、響應(yīng)時(shí)間長：LCD屏幕由于響應(yīng)時(shí)間長，在畫面快速滑動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生拖影。而OLED響應(yīng)迅速，干凈利落沒有拖影。

說了這么多LCD的缺點(diǎn)，那么，難道OLED就是完美無缺的嗎？當(dāng)然不是，OLED主要有燒屏和頻閃的問題。

1、燒屏：由于OLED屏所采用的有機(jī)材料老化速度較快，如果有的像素工作負(fù)荷大，有的則比較空閑，就會出現(xiàn)整塊屏幕老化程度不一致的問題，導(dǎo)致不同區(qū)域的顏色顯示發(fā)生偏差。這種現(xiàn)象就叫做燒屏。

OLED屏幕的燒屏現(xiàn)象

不過在正常使用情況下，燒屏是個(gè)緩慢的過程，等明顯感受到的時(shí)候三年都過去了，大部分人也該換手機(jī)了。

燒屏是OLED屏的缺點(diǎn)，對于LCD來說，背光事整個(gè)點(diǎn)亮的，并且液晶的老化時(shí)間也要更長一些，因此基本不存在燒屏的問題。

2、頻閃：對于LCD來說，要控制屏幕亮度，直接調(diào)整背光的亮度就可以了。但OLED就比較麻煩，需要通過高頻地開關(guān)屏幕來實(shí)現(xiàn)調(diào)光，想要調(diào)亮就打開屏幕的次數(shù)多一些，想要調(diào)暗就關(guān)閉屏幕的次數(shù)多一些。

OLED屏幕的調(diào)光：凸起的部分為屏幕打開

由于每次開關(guān)屏幕的時(shí)間很短，人眼雖然難以察覺到屏幕的每次開關(guān)變化，但可以卻感受到一段時(shí)間內(nèi)平均的明暗，這樣就實(shí)現(xiàn)了調(diào)光的效果。

比如說，要實(shí)現(xiàn)50%的亮度，就要一半的時(shí)間打開屏幕，一半的時(shí)間關(guān)閉屏幕，在更低亮度是關(guān)閉屏幕的時(shí)間會更長，屏幕一閃一閃的，甚至到了肉眼可以可見到的地步：眼睛說不出的難受。

OLED屏幕低亮度時(shí)的頻閃

OLED的這個(gè)現(xiàn)象就叫做頻閃，也因此得名“傷眼屏”。與之相對的，LCD屏幕就大大方方地自稱為“護(hù)眼屏”了。

雖有缺點(diǎn)，但瑕不掩瑜，目前來說，OLED屏幕已步入主流，逐漸壓縮LCD屏的生存空間，這一點(diǎn)在高端機(jī)上尤為明顯。

對此，我們從蘋果的配置上可以一窺端倪。

從上可以看出，從劉海屏的X系列開始，定位高的產(chǎn)品都使用OLED屏，而價(jià)格低的則使用LCD。

好了，本期的內(nèi)容就到這里。相信大家已經(jīng)對手機(jī)屏幕的主要參數(shù)和技術(shù)有所了解，希望在后續(xù)選購手機(jī)時(shí)有所幫助。

編輯：jq