小小手機，大有乾坤。

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

而手機屏幕，承擔著手機的顯示功能，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、手機屏幕都有哪些形態？

2、如何度量手機屏幕的尺寸大小？

3、分辨率，PPI，刷新率這些概念指的是什么？

4、手機屏幕有哪些類型，背后的技術原理是什么？

一、手機屏幕的形態

自從智能手機占據主流市場以來，手機作為碎片時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，傳統的手機都有一個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”，導致手機體積過大，屏占比難以提升。

后來，蘋果想出了一個辦法，把手機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”打響了手機屏占比這場戰爭的第一槍。之后各路安卓手機爭相效仿，但很快覺得丑陋且乏味，于是各種屏占比更高的設計出現了。

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

挖孔屏：從前面的幾種形態可以看出，對于前置攝像頭的處理方式，決定了屏幕的形態。如果把屏幕挖個孔，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上端的攝像頭死磕，但手機兩側還是有邊框啊，看著還是不夠震撼。于是就有人想到，那我在左右兩側搞個曲面，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像瀑布一樣，因此得名“瀑布屏”。

全面屏：手機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，卻是由一系列妥協達成的：前置攝像頭平時收縮于機身內部，使用時則徐徐從頂部彈出，這個結構必須精密耐用，因此為了完美的外觀增加了不必要的復雜度。真全屏還可以和瀑布屏疊加。

二、手機屏幕的主要參數

手機屏幕以英寸度量，每英寸相當于2.54厘米。我們平常說手機屏幕是多少寸，其實指的并非是手機的邊長，而是屏幕對角線的長度。

隨著手機從功能機向智能機的演進，手機屏幕也越來越大。曾經喬布斯宣稱手機屏幕的黃金尺寸是3.5英寸，結果現在大多數旗艦機屏幕尺寸都維持在6英寸以上，甚至有不少廠商已經將手機屏幕擴大到了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，其實是把有效面積劃分為很多個小格子，每個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，每個像素的面積越小，顯示效果就越平滑精細。

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，這款手機在寬度方向有1125個像素，長度方向有2436個像素。

PPI：不同手機屏幕的尺寸不同，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數量，然后不就標準統一，可以相互比較了嗎？

實際上，因為屏幕大小用英寸表示，業界標準折算的是每英寸屏幕包含的像素數量，叫做PPI(Pixels Per Inch)，也可稱為像素密度。

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

下圖以iPhone5為例，通過計算可得出其PPI為326。當然，通過查看產品介紹來獲取PPI值更為簡單方便。

PPI計算示例（iPhone5）

有了度量方式，那么手機屏幕采用多大的PPI才好呢？我們的期望當然是：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發布會上，喬布斯是這樣說的：“當你所拿的東西距離你10-12英寸（約25-30厘米）時，它的分辨率只要達到300 PPI這個‘神奇數字’以上，你的視網膜就無法分辨出像素點了。”

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

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

業界也并未囿于這個值，而是不斷拔高，目前主流手機的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都已達到了458的PPI。

下面再說說最近被炒得比較熱的另外一個參數：刷新率。

刷新率，就是一秒時間內手機屏幕顯示刷新的次數。比如常見的60Hz刷新率，就是屏幕上顯示的內容每秒刷新60次。

為啥屏幕顯示的內容要快速刷新呢？

當物體在快速運動時, 當人眼所看到的影像消失后，人眼仍能繼續保留其影像0.1-0.4秒左右的圖像，這種現象被稱為視覺暫留現象。

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

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

當幀率為16 FPS時，人眼就會認為圖像是連貫的，更高的幀率可以得到更流暢、更逼真的動畫。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，停留在上一幀都內容上，用戶體驗自然是不好。

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

三、手機的屏幕背后的技術

如果我們看手機的宣傳海報是話，可以發現這里面關于屏幕材質和技術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。

使用這些技術的屏幕到底哪里不同，有啥優劣點？

其實，目前主流的手機屏幕，從大的技術上來分類，無非就是LCD和OLED這兩種。

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

OLED：英文全稱Organic Light-Emitting Diode，翻譯過來就是有機發光二極管，又稱作有機電激光顯示。

光的三原色是紅綠藍，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，手機屏幕上的每個像素也都是由這三種顏色混合組成。

下圖是LCD和OLED技術下，每個像素的縱切面圖，表示了這個像素發光的原理。

LCD和OLED屏幕結構

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

每個像素在背光的基礎上，再加上一層有著紅，綠，藍這三種顏色的薄膜，白光透過這些薄膜，就變成了紅，綠，藍這三種顏色的有色光。

但這三種光的強度如果一樣的話，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度，才能混合出多種顏色來。

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

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

那么，怎樣調整每個像素輸入電壓呢？

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的每個像素都設有自身的一個半導體開關，從而實現“點對點”的獨立精確控制。

因此，主流的LCD屏幕也叫做TFT-LCD。而IPS，LTPS其實都是TFT-LCD下的不同技術實現，在此不再贅述。

LCD說了這么多，現在輪到OLED了。

OLED屏的結構和LCD相比簡單很多，不需要背光，也沒有液晶和彩色濾光膜，其內部的有機材料涂層就像有色小燈泡一樣，通電即可發光

AMOLED：OLED大家已經知道了，前面的AM說的是OLED的驅動方式，其全稱是Active Matrix，也就是有源矩陣，通常使用TFT作為開關，來控制通過有機材料的電流來實現不同顏色顯示。目前所有用于手機的OLED都是AMOLED，因此可以認為兩者是同一個東西。

Super AMOLED：三星對AMOLED的改進，取消了中間的觸摸感應面板，將AMOLED感應層做在了屏幕之上，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改進技術，目前主要用于高端機。這種技術改變了OLED中的有機材料，據稱可以實現更廣的動態范圍，在圖像明暗對比較高時，可以顯示更多的暗部細節。

本質來說，Super AMOLED和Dynamic AMOLED噱頭的成分居多，它們都屬于AMOLED，而AMOLED正是用于手機的OLED技術。

LCD和OLED下的各種細分屏幕技術

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像素的開關來實現純黑色顯示。

OLED屏幕（左側）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的邊框泄漏出去，形成漏光現象，這種現象在手機做工粗糙的時代很普遍，目前已經很少見到了。

3、屏幕厚度大：LCD由于技術復雜，受限于背光層和液晶層，屏幕厚度遠大于OLED。當然這點厚度在電視上完全不值一提，但在手機這種追求纖薄，內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屏幕的厚度遠大于OLED屏幕

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

5、耗電量大：由于LCD屏存在背光，使用時必須整個點亮，而OLED可以單獨控制每個像素的開關，所以LCD屏的耗電量遠大于OLED。下圖中堅果R1和小米mix2s都是LCD屏幕，在長時間視頻播放下續航明顯處于劣勢。

LCD屏幕能耗大，續航吃虧

6、響應時間長：LCD屏幕由于響應時間長，在畫面快速滑動時會產生拖影。而OLED響應迅速，干凈利落沒有拖影。

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

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

OLED屏幕的燒屏現象

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

燒屏是OLED屏的缺點，對于LCD來說，背光事整個點亮的，并且液晶的老化時間也要更長一些，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屏幕來實現調光，想要調亮就打開屏幕的次數多一些，想要調暗就關閉屏幕的次數多一些。

OLED屏幕的調光：凸起的部分為屏幕打開

由于每次開關屏幕的時間很短，人眼雖然難以察覺到屏幕的每次開關變化，但可以卻感受到一段時間內平均的明暗，這樣就實現了調光的效果。

比如說，要實現50%的亮度，就要一半的時間打開屏幕，一半的時間關閉屏幕，在更低亮度是關閉屏幕的時間會更長，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屏幕低亮度時的頻閃

OLED的這個現象就叫做頻閃，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“護眼屏”了。

雖有缺點，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，這一點在高端機上尤為明顯。

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，定位高的產品都使用OLED屏，而價格低的則使用LCD。

好了，本期的內容就到這里。相信大家已經對手機屏幕的主要參數和技術有所了解，希望在后續選購手機時有所幫助。

編輯：jq