防IPS忽悠为TFT伸冤——手机屏幕大比拼

720p逐渐代替qHD、WVGA这种落后的分辨率，和1080p逐渐在高端机行列铺开，是2013年智能手机屏幕领域的两大趋势。受此趋势和去年底刮起的“5英寸1080p”流行元素的影响，所有人的眼光似乎只聚焦在“屏幕大小”“屏幕分辨率”两个方面，其实对于手机屏幕来说却远比分辨率重要，虽然iPhone 5屏幕的精细程度ppi仍然只有跟iPhone4一样的326，但你绝对不可否认iPhone 5的屏幕还是至今手机液晶屏幕里面最出色的。

所以不妨改变视角，来关心一下自己手机屏幕的材质与技术，毕竟对于拍照来说重要的是色彩要对味曝光要准、同样对于显示来说面板材质与显示技术也是关乎“显示色彩”“显示效果”的重要方面；因此这里不谈1080p，就让我们由被炒作最热门的

“TFT”“IPS” 入手来了解手机屏幕

为TFT伸冤/防IPS大忽悠手机屏幕小百科

手机屏幕怎样显示图像？

首先有必要来了解一下屏幕到底是怎样去显示游戏画面、我们所拍的照片，以及其他。

自从牛顿的色散实验用一块三棱镜将自然光分成了七色，色彩缤纷的大自然有了更加容易的解释；更重要的，也因此诞生了如今显示设备的原理基础—— 采用“三原色”的意义在于我们可以仅仅用“红蓝绿”色彩的混合就可以表示出自然界的几乎任意颜色的光。

最美丽的十大物理实验牛顿色散

除了“色彩”，另一个重要的概念就是“像素”(或者称为“分辨率”)。我们将反应现实的画面画成一个个的小格子，每个格子填充不同的色彩和亮度，数千万个像素组合在一起就完成了对现实世界的描述。

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于是回到我们所要说的“手机屏幕”上面，如果拿放大镜什么的仔细观察屏幕，就会看到这一个个的小格子，每个方形的格子代表一个像素pixel，里面有红蓝绿三原色，而每个红、蓝、绿的长条代表一个次像素sub pixel。每个次像素的明暗变化，反映到整个画面当中就会演绎出千变万化的色彩场景。

格子分的越多，像素数就越多，画面就越精细，每个像素小到无穷小的时候我们看照片的时候就没有下图这样的“颗粒感”了，而是非常平滑、人物轮廓也极为鲜明可以比拟现实了。不过“无穷小”仅仅是理想状态，人们所做的努力就是不断让它变小变精细。目前的最高水准4.7英寸搭配1080p也只有468ppi，代表每英寸被分为了468个像素点，基本可以让肉眼认为那就是非常平滑、看不出实际像素点的。

推倒现实，就是一个个像素点

像素与次像素

至于红蓝绿如何演绎1600多万种色彩呢？用过Photoshop的朋友应该对RGB的0~255非常熟悉，手机屏幕也通过来描绘不同的颜色。比如R 228，G 189，B 79混合就可以得出金色。

三原色表现色彩的方式

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至此大家应该可以差不多了解了手机屏幕的显示原理，那么下面就让我们来接触今天的主角“TFT”和“IPS”两种目前争论不休的东西吧。

　　LCD屏幕显示“三大件 ”

知道了上面的色彩与光的显示原理，来看一下手机屏幕最主流的液晶屏幕——也就是LCD的结构；虽然结构繁多，但是大体可以分为三层，发色发光过程可以理解为背光灯发光，照射布满红蓝绿颜色的彩色滤光片产生不同颜色，而上面提到的红蓝绿色彩调配——0~255的控制则通过TFT来实现 ，最后的这个可是个大活儿。

除了采用液晶的LCD，比较新的OLED，像三星手机采用的AMOLED系列，则不需要彩色滤光片这一层，携带染料的有机发光二极管可以自己发出带颜色的光，担负了“背光灯+滤光片”的作用；

液晶屏幕结构

现在真正转入正题，可以看出屏幕显示的难度在于如何控制红蓝绿三色0~255的变化，于是诞生了“液晶”和“TFT薄膜晶体管”这样的概念。如果TFT是工具，液晶就是载体，屏幕显示就是通过TFT控制液晶来阻隔光线，以此实现不同区域的像素明暗，从而显示完整图像的。

上面的图示可以看出，液晶分子螺旋排列的时候光线无法通过屏幕因此显示全黑，只有液晶分子在电压作用下改变了排列方式，光线才有可能通过液晶层，再通过滤光片呈现不同颜色。

TFT与IPS为何不等价？

由于的不同，诞生了TN面板、VA面板、IPS面板这样的名词，因此就可以理解“TFT”并非是与“IPS”等价的名词，“TN面板、VA面板和IPS面板”同属于液晶显示屏LCD类，IPS的全称应该叫做IPS-TFT-LCD。

TN面板、VA面板、IPS面板不同的液晶偏转控制方式

区分开了TFT与IPS等名词，再来聊一下为什么这俩词儿打得火热；人们习惯用TFT对等IPS来比较，大多是因为想当然的，而作为比较老的TN面板，拥有着“可视角度不高”等诸多弊病，也就成了以“色彩准确、可视角度大”著称的IPS面板经常挑衅的对象。[!--empirenews.page--]

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可视角度怎样决定？

至于可视角度大小是如何决定的呢？当然这也与液晶的排列和偏转方式有关，让我们拿TN面板和VA面板来举个例子对比一下。

在屏幕点亮的状态下可以用下面两张图来形象表示一下，同样从上中下三个方向(图中的左中右)观看屏幕，按照TN面板的液晶排列方式，上视角亮度较大而下视角亮度较暗(上视角看到水平方向分子光线可通过，下视角看到垂直方向分子光线因此被阻断)，中视角——也就是正常观看屏幕的方向亮度比较中和。于是从两侧去观察屏幕就会出现灰阶反转，比如有的角度泛白而有的角度很暗，画面基本不可用，也就是我们所说的“可视角度小”的问题。

TN面板可视角度

再就是如今不可一世的IPS面板了，由于IPS的液晶在水平面内偏转，从哪个视角都不会看到垂直排列的液晶分子，光不容易被阻隔，因此理论可视角度达到了178度；也就是说良好的IPS屏把手机即使放水平，看到的画面色彩和亮度也和正面视角没什么区别。

IPS面板可视角度

　　IPS好在哪儿？

IPS不光具备的优势，而且在等方面也具备不错的素质，因此才成了众多手机厂商争相采用、并且以近乎狂热的语言去包装自己屏幕时候的用词，其实本质上都是类似的材质技术。

可视角度对比

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不过“ 这两方面对于手机的宣传可不是那么好做的，色彩还原这种事靠肉眼几乎很难辨别，响应速度里几毫秒的差距也没办法直接看出，因此“可视角度大！！”就成了手机厂商竞相吹捧的地方。

可以很容易的对比IPS与普通屏幕的显示效果区别，上图左下角是iPhone 5，亮度相同的情况下，这样大的可视角度下图片显示没有任何的色彩或者亮度减弱，右上那部手机就惨的没法看了。

虽然IPS的可视角度大是目前厂商忽悠的重点，而且也是比较多人追逐的优势，不过也有人不这么看，TN的小可视角度正好防偷窥不是么。

再说TFT

这一页的最后有必要再次重申一下，不要再黑TFT啦~~你用的“高端”IPS、甚至OLED里面都有TFT的默默付出，要黑就去黑TN好了，这种早晚要淘汰的技术。。依然有为了低成本和一些不知名原因的小厂商大厂商在用。

LCD和OLED都有TFT层

TFT是薄膜场效应晶体管的英文缩写，无论是LCD和OLED，都是靠薄膜晶体管；LCD和OLED所用的TFT的区别是，LCD的TFT是用来控制液晶分子偏转的，发光是靠后面的背光，而OLED的TFT是直接控制像素点发光的。虽然作用不同，但都是薄膜场效应晶体管。

因此无论是TN面板、VA面板还是IPS面板，都要用到这种材料，所以统称为液晶屏幕LCD。

除此以外手机屏幕还有OLED这样一种；三星的强大让更多人开始认识OLED——特别是三星采用的AMOLED、Super AMOLED如此种种，即有机发光二级管。LCD需要背光灯来发光，通过彩色滤光片来显色，而OLED不需要彩色滤光片和背光灯，携带染料的有机发光二极管可以自己发出，担负了“背光灯+滤光片”两方面的使命。

OLED结构

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OLED LCD优劣对比

由于LCD必须包括背光组件、LCD阵列和TFT三个方面，而OLED显示技术则只需要oled阵列和TFT两部分，因此首先不需要常亮的背光灯的OLED是比较省电的，除此之外组件的减少可以让手机的屏幕做的更加薄。另外也有原生对比度高、可视角度好、响应时间快、色彩饱和度高等等优势。

目前我们对于OLED的讨论大多受三星AMOLED的影响，而且重点也经常集中在“像素排列”“色彩风格取向”的问题上，这本质上应该归咎于三星的AMOLED部分产品所采用的独特像素排列方式所造成的显示效果差异。

RGB排列方式与Pentile排列方式

传统的RGB排列由三个次像素组成一个像素，红蓝绿面积均等，而三星有些产品所采用的Pentile三个次像素并不均等，特别强调绿色，而且次像素数量减少，精细程度不够，因此同样分辨率下会比RGB排列颗粒感更重。而且也容易造成颜色过渡不平滑的问题，观察三星早期的机型比如Note(纯色的下拉通知栏那里)，会出现明显的色彩过渡不平滑问题，没错就是那些断带。

同分辨率下，Pentile次像素少，精细程度不够

AMOLED色彩过渡不平滑造成的断带

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而色彩风格浓烈也一直是AMOLED有人欢喜有人愁的地方，过于强调绿色的鲜艳颜色虽然短时间讨好眼睛，但长时间难免疲劳。而且自发光的有机二极管的红蓝绿三种材质有着不同的寿命，这意味着某种颜色过早老化就会造成整体严重的偏色问题。下图三星的两款机型统统偏绿。

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主流机型显示效果比较

但是结构可以做薄、广色域、对比度高、自发光等优势依然抵挡不了OLED的流行，OLED分辨率不易做大等问题也在逐渐被解决，苹果也已对OLED屏幕表示兴趣，不过就目前来看OLED还存在不少硬伤，还无法完全取代LCD。

至于分辨率就容易理解了，好比数码相机的像素，像素越高对于真实世界的细节表现力就应该越好，因此屏幕也是如此；720p分辨率逐渐普及和1080p在高端机型的铺货是2013年的趋势，分辨率越高对于文字的表现就更加锐利，仔细看下面这张图，随着ppi的增大，汉字的笔画上颗粒逐渐减少，看起来也更加顺滑。

首款1080p机型HTCButterfly

不同ppi显示文字效果对比

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精细提高不多反倒成GPU累赘

但是问题在于你是否真的需要如此锐利的显示呢？我们收到的可能是个变化较大的答案，对于很多人来说iPhone那样326ppi的显示效果已经足以“媲美印刷级别”。

而且随着手机越来越用于大型3D游戏，《极品飞车》这样的大作都被移植到手机上，那么让GPU在1080p的屏幕上面去画图就复杂多了，填充满1920x1080数量的像素，要比填充满1280x720数量的像素更加拖累GPU，而手机屏幕大小如此有限、你还不一定能够看到提升多好的画面，反而游戏帧数和流畅度受到挑战。

GLBenchmark 2.7横向对比

我们可以用前面做过的、针对不同机型GPU图形处理能力的GLBenchmark测试来说明问题，可以简单理解为该测试模拟一个游戏场景，用fps帧数来衡量GPU的运算能力，帧数越高意味着游戏将越流畅。Offscreen的测试表示统一用1080p分辨率来构建3D画面，Onscreen则表示用手机本身的分辨率。

就算5英寸大屏，你会看出720p与1080p游戏效果有什么差异么？会么？

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可以看到除了1080p的中兴Grand S的两项能力大致相似，采用相同GPU的720p分辨率的小米手机2和2S实际效果都要比在1080p状态下的效果好。这就诞生了一个问题，

最后让我们来看看除了基本的材质之外，你能听到的一些其他名词；毕竟IPS都早已被炒作烦了总得有点儿新花样。话虽如此，像“OGS”“In-Cell”“超敏感触摸”这些新名词都还是有靠谱的实力的。

OGS与In-Cell将手机做薄

比如OGS和In-Cell，我们都知道iPhone之后电容屏在智能手机上大行其道，革命性的改变了人机交互方式，“触控”从此越来越流行。而传统的“触控”需要在屏幕当中加入一层触摸面板，而且需要手指的导电才能生效。

In-Cell触摸屏结构解析

手机越做越薄，屏幕自然不能太厚。以往的“ ”逐步被精简成了两层，也就是将“显示”与“触摸”做到了一起，或者将“显示”与“保护层”做到一起。

其中后者被称为OGS，全称是One Glass Solution，也即单层玻璃解决方案，将触摸屏幕和保护玻璃组合起来；而前者被称为In-cell(内嵌式)，则是将触摸屏幕和显示屏组合起来。

OGS与In-Cell比较

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两项技术的目的都是使得屏幕更薄，透光率更高。其中iPhone 5采用了In-Cell，而许多国产厂商都开始采用OGS。

Synaptics ClearPad Series 3

“超敏感触摸”是技术大拿诺基亚带给我们的东西，不得不说技术方面诺基亚还是有影响力和领导力的，此后许多厂商也纷纷效仿采用这一技术。简单来说这就是为解决“戴手套不方便操作手机”类似的问题。

Synaptics电容屏结构

诺基亚用到了电容感应器厂商Synaptics(见于各种笔记本触控板。)携带ClearPad Series 3技术的特殊电容屏，ClearPad Series 3技术通过自动检测触屏介质，允许带着手套的手指和手指甲来获得显示屏对于触点的确认，而且并且无视用户以何种方式通过何种介质来完成操作。

三星Youm弯曲的屏幕

计算机可佩戴？屏幕可弯曲？看似科幻的事物如今都已成为现实，前者由Google Glass实现而后者就是三星在CES上面展出的Youm柔性屏。后者也是利用到了AMOLED可塑性高的优势，将显示屏中坚硬的玻璃层替换掉，从而制造出柔韧性强不易损坏的柔性屏幕。不过除了CES的展示机之外还未见到三星将其用到量产机型上面，这种概念性的东西毕竟还需要等待一下，不过已不会太久。

三星Youm屏幕结构

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这里大致分享了一下除了分辨率之外的手机屏幕的相应内容；从如何成像开始，液晶分子排列偏转的不同造成了LCD阵营几种面板的区别，也造成了不同的可视角度的显示效果；而OLED阵营里RGB次像素排列的不同带来了不同的色彩风格，和优劣并存的次世代技术。

而对于分辨率，我们也不必刻意追求，大家视力良好的条件下不需要每天凑近屏幕去找颗粒，费眼不说玩游戏的时候还是个累赘。[!--empirenews.page--]

当然最重要的还是要区分开TFT与IPS所代表的含义，作为控制开关TFT共存于LCD与OLED当中；IPS仅为LCD的一种。而同为IPS的屏幕当中仍有等级区别，于是廉价手机当中用到的IPS远没有iPhone那样出色。最终还是希望理性看待对于IPS屏幕的大肆渲染，显示效果好坏最终要靠眼睛来判断，毕竟每天面对手机屏幕几个小时，好的显示效果还是对视觉健康有莫大好处的。

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