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智能手机屏幕技术概览

2012-5-4 11:49| 发布者: CNCELAB| 查看: 2684| 评论: 0

摘要:   稍早的时间,索尼发布了其最新研发的“悬浮触摸”屏幕技术,引人注目,让人期待,但也有人认为噱头大于实用。实际上,自从触控屏 幕出现以来,人们就没有停止过对新屏幕技术的追求。

   稍早的时间,索尼发布了其最新研发的“悬浮触摸”屏幕技术,引人注目,让人期待,但也有人认为噱头大于实用。实际上,自从触控屏 幕出现以来,人们就没有停止过对新屏幕技术的追求。从早期的电阻屏到现在的电容屏,各手机厂商也不断的研发自己的屏幕技术,比如,索尼的悬浮触摸技术、 WhiteMagic技术,诺基亚的CBD技术,LG的NOVA技术,以及最为大家熟悉的苹果的视网膜技术等等,每一项技术的创新,都为屏幕显示效果带来重大变革。那么这些技术到底是怎么回事呢?

  悬浮屏幕技术
  索尼最新发表的智能手机Xperia sola(MT27i)最为引人注意的新特性就是全新的Magic floating touch(悬浮触摸)技术,它可是让用户手指在不接触手机的情况下对屏幕进行触摸操作。不过很多人认为这只是一个噱头,没有太多实际意义。这样的说法显然是有失公允的,一项新技术的出现一定会有它存在的意义。只不过这项技术还处在试验阶段,暂时只有Xperia sola内置的浏览器和动态桌面支持该技术,用户可以不接触屏幕而进行网页的浏览,或与桌面互动。之后这一技术将公开给开发者共第三方应用使用。可以预见到,将来会有更多新奇的应用和游戏应用到这项技术。
    

 Xperia sola采用了悬浮触摸技术


  索尼移动表示在Xperia sola屏幕中置入了Cypress技术,并详细解释了悬浮触控技术的工作原理。基本说来是,索尼移动连接了两种电容式传感器:自电容和互电容。自电容可 以拥有更强大的信号强度,检测距离范围可达20mm,但局限是,仅能实现单点触摸。为此,索尼添加了互电容传感器,以实现多点触控。

  悬浮触控技术的工作原理
  悬浮触控技术的工作原理是怎样的呢?索尼移动的研究工程师及技术联合发明者Erik Hellman,对悬浮触控技术做了详细的说明:与许多智能手机一样,Xperia sola使用电容式触摸感应来记录用户在屏幕上的输入。触摸手机屏幕时发生的事件被称为触碰事件。电容式触摸通过覆盖在手机上的X-Y电极网格工作,运用 上面的电压。当有手指靠近电极时,电容会改变,而且可以被测量。通过比较所有电极的测量值,就可以准确定位手指的位置点。
  触摸屏上有两种电容式传感器,互电容和自电容。互电容,用于实现多点触摸检测。自电容能够产生比互电容强大的信号,检测更远的手指感应,但由于一种被成为“鬼影(ghosting)”的效应,无法进行多点检测。
 

圆圈代表触碰点,红色的X代表鬼影位置


  互电容实现多点触控
  拥有互电容,上图中的每一个线条交叉点都会形成平行板电容器。这意味着,每一个交叉点都是一个电容器,进而保证可以将测量精确到每一根手指,实 现多点触控。然而,因为两根线之间的交叉点面积很小,使得传感器的电场也很小。传感器如此之小,以至于信号强度很低,无法感应到那些非常弱小的信号。因 此,当用户的手指在屏幕上悬停时,互电容传感器就无法感应到信号。


  自电容和鬼影效应
  在自电容案例下,上图中的每一根X或者Y线都是一个电容传感器。显然,自电容传感器要比互电容的大。大传感器可以创建强大的信号,使得设备可 以检测到在屏幕上方20mm处的手指。当有手指停留在屏幕上或者屏幕上方时,距离手指最近的传感器线会被激活(X1,Y0)。如果检测到两根手指,便会有 四根线被激活,鬼影效应出现。正如上图显示的,当检测到两根手指时,会出现四个可能的触碰点(X1,Y0)、(X1,Y2)、(X3,Y0)以及 (X3,Y2),而正确的组合又是不明确的,进而不能实现多点触控。


  结合自电容和互电容,实现悬浮触控
  悬浮触控是通过在一个电容触摸屏幕上,同时运行自电容和互电容来实现的。互电容用于完成正常的触碰感应,包括多点触控。而自电容用于检测悬停在 上方的手指。由于悬浮触控技术依赖于自电容,因此不可能实现悬浮多点触控。也就是说,当进行悬浮操作时,屏幕不支持多点触控。屏幕只能在接触触碰情况下实 现多点触控。
  这项技术是与Cypress Technologies合作开发的。通过利用现有的电容式触碰传感器,降低触碰录入的门槛,就能够区分悬浮触碰和接触触碰。所有Android应用程序 均能完全正常地工作。只是像以前一样,仅有明确“听从”悬浮触控事件的应用才会做出反应。也就是说,悬浮触控技术的实现需要有应用内部程序的支持。
 

悬浮触摸屏


  悬浮触控的初步实施
  在Xperia sola中,这一功能只能在内置的浏览器上实现。内置的浏览器能触发之前的手机上从未出现过的“悬停事件”。这种使用案例,以前只有在PC上使用标准鼠标 时被激活。所有现有的、可以做出悬停事件反应的网站,均可以在Xperia sola上使用悬浮触控技术操作。
  标准的HTML5悬停事件在Xperia手机原生Android浏览器上已经实现。这意味着,Web开发者现已经可以借助标准的HTML5悬停 事件利用悬浮触控技术。但我们正在为开发者准备更多有趣的东西。在即将到来的Xperia sola Android 4.0 ICS升级中,第三方开发商可以在他们自己的应用上利用这项技术,因为谷歌已经为处理悬停事件,在ICS中推出的新开源API。


  悬浮触摸技术在未来的应用
  通过上文的解读,我们了解了悬浮触摸技术的工作原理,那么这项技术到底有什么用呢?我们不妨展开一下联想。
  大家都知道,电容触控屏有一个很大的缺陷,就是在冬天时,我们只能摘下手套才能对手机进行操作,非常不方便。如果悬浮触摸技术成熟了,我们完全可以隔着厚厚的手套来使用触摸屏幕,这将会为用户带来极大的方便。
  在游戏方面,我们也可以充分利用这项技术,带来更好的用户体验。比如说玩赛车游戏时,可以根据手指按压的深度来控制油门和刹车的强度,是不是很带劲,但是,这要求“悬空触控”的精度要足够高。
  当然,这项技术的能量远不仅仅如此,到底这项技术能发展到何种程度,还要看软件开发工程师们如何利用。我们可以想象,如果这项技术应用到iOS 系统上,一定会成为又一项具有革命性意义的创新,会出现大量高品质的应用程序和游戏。但是Android究竟能不能充分的利用和开发这一技术呢?我们拭目 以待。

       WhiteMagic这项技术想必大家不是特别熟悉,它是索尼移动在MWC2012上发布的新机——Xperia P上采用的屏幕技术。大家都知道,普通的LCD都是采用的RGB三原色像素排列方式,而WhiteMagic技术在此基础上创造性的加入了一个白色子像 素,采用RGBW(Red,Green,Blue,White)像素排列方式,用来增加屏幕亮度,也就是说WhiteMagic屏幕每个像素点由四个子像 素点组成,如下图所示。
 

WhiteMagic屏幕子像素排列方式


  WhiteMagic技术的目的是提高屏幕亮度,以便在室外强光下也能够很清楚的看清屏幕显示的内容。根据不同的使用场景,WhiteMagic屏幕可以自动切换两种亮度模式:
  户外模式,在户外强光下,白色子像素透光率增加,使得WhiteMagic屏幕可以在相同背光亮度下达到大约双倍的亮度,即使处在充满阳光的户外下依然能够轻易看清屏幕。
  室内模式,在室内弱光环境下,若需要达到与一般面板相同的亮度,则仅需原背光亮度的50%,耗电量也仅为原来的50%,(这也意味着更长的待机时间)。因此,WhiteMagic屏幕也是市面上最省电的屏幕之一。如下图所示。
 

普通屏幕与WhiteMagic屏幕对比图


  从上图可以看出,在不增加背光亮度的情况下,WhiteMagic屏幕最大亮度能达到935cd/m2,而室内模式的亮度可以保持在530cd/m2左右,而背光亮度仅为普通屏幕的50%,节省了电池的耗电量。
果您用过诺基亚N9或者Lumia系列手机,肯定会被它纯正的黑色背景、清新地显示效果以及户外强光下的抗炫光能力所吸引。这是因为诺基亚手 机的屏幕采用了ClearBlack display(悦幕)技术,简称为CBD技术,让屏幕在户外的显示效果更加出色。那么什么是CBD技术?
   大家肯定有过这样的经历,在户外强光下用手机时,很难看清楚屏幕显示的内容,必须要用手捂住手机才能勉强看清楚。这种情况是非常常见的也是很让 人烦恼的事。如果要解决这个问题有一个很直接的办法,就是增强屏幕亮度,比如LG的NOVA技术,但是这样做的缺点也很致命,就是会大大增加屏幕的耗电 量,减少电池续航时间,这显然是不能被用户接受的。所以诺基亚工程师研发了另一种方法来解决这一问题,这就是CBD技术。
  CBD技术是在显示屏的结构中加入了偏光层,可以在不增加屏幕亮度的基础上,帮助解决了眩光问题,同时还维持了图像品质,并尽可能地加深黑色。 此外,CBD显示屏手机能够创建出惊人的色彩对比度,让您的应用、视频和图像清晰、逼真地显示在屏幕上。同时确保不会对电池续航时间造成太大影响。

CBD技术原理图


  CBD技术显示原理
  我们首先来讨论一下触摸屏的构造,以便更好地说明CBD显示屏的工作原理。您手机的触摸屏实际就如同一个由不同成分组成的多层薄饼。其中,“偏 光片”层的位置是CBD显示屏得以实现如此出色的视觉效果的根本所在。偏光片是一个圆形层,能够有效地消除多余的反光。消除反光有助提高视觉对比度,进而 显示鲜明的色彩和更纯的黑色。
  在CBD显示屏手机中,偏光片位于窗口和触摸传感器之间。该层的目标是将光学性能与气隙解决方案堆叠在一起。通过将偏光片置于触摸传感器与显示 屏之间,工程师能够有效地阻挡来自电容式传感器网格的反光。为了帮助您进行想象,尝试在直射的阳光下倾斜传统触摸屏手机……有没有看到由小点构成的网格? 这便是电容式传感器网格。
  此外,通过将偏光片放在该位置,光线被分散,反光最大限度地减少,结果,屏幕更加清晰,所有图标和色彩间的对比非常明显。如欲了解CBD显示屏 手机与普通手机间的差距,请参见本页图一。左边是采用了CBD显示屏,右边未采用CBD显示屏,很明显,它的眩光和反光现象特别严重。
       除了CBD技术之外,诺基亚N9以及Lumia系列手机还有一项特殊的屏幕技术,即弧形真空屏幕。屏幕表面覆盖一层优美的弧形康宁玻璃,并且采 用无缝隙设计,屏幕表面看起来就像贴在玻璃表面一样,因此看起来立体感十足,屏幕内容仿佛浮在机身上方。该屏幕经真空处理,因此也不用担心屏幕进灰的问 题。
 

诺基亚N9采用弧形屏幕


  采用弧形屏幕的诺基亚N9
诺基亚N9正面采用了一块3.9英寸AMOLED材质显示屏,屏幕分辨率达到了480×854像素级别,机身背部还内置一枚800万像素的卡尔 蔡司认证镜头,拥有28毫米广角镜头、F2.2大光圈,支持自动对焦以及双LED闪光灯,其他性能方面,诺基亚N9则搭载了德州仪器OMAP3630处理 器,主频为1GHz,并且集成PowerVR SGX530图形处理芯片,而高达1GB的运行内存也更大程度的保证了系统运行流畅。该机采用了MeeGo操作系统。


Retina视网膜技术
  提到视网膜技术,想必大家都很熟悉,没错,它就是被广泛应用在部分苹果设备中的一项屏幕显示技术。最早应用在苹果iPhone 4的屏幕上,这项技术为iPhone 4的屏幕带来极清晰的显示效果。

iPhone 4采用Retina显示屏


  Retina屏幕是一种具备超高像素密度的液晶屏,它可以将960×640的分辨率压缩到一个3.5英寸的显示屏内。。也就是说,该屏幕的像素 密度达到326像素/英寸。对现实分辨率熟悉的用户会知道,通常我们电脑显示屏幕的分辨率为72像素/英寸。iPhone 4的分辨率为电脑的4倍多,甚至超过了人眼能分辨的范围。所以显示会非常细腻。电子书、网页和电子邮件中的文字以任何大小显示都清晰明锐,影片和照片中的 图像从任何角度观看都令人惊艳,所见一切都更清晰。

 iPhone 4显示效果极为细腻


  大家都知道,手机屏幕的细腻程度与屏幕的尺寸和分辨率有直接的关系,而评判屏幕细腻程度有一个专业的量词——PPI,PPI数值越高,代表屏幕越细腻。而iPhone 4达到了惊人的326PPI(326像素/英寸),超过了人言可识别的范围。
  Retina显示屏采用板内切换 (IPS) 技术,以实现较标准液晶显示器更宽阔的视角。这意味着你几乎可以用任何方式握持iPhone ,都能获得绚丽的画面效果。非常适合与朋友分享照片,或在玩驾驶类以及飞行类游戏时操控iPhone。不仅如此,Retina显示屏呈现的对比度是以往显 示屏的4倍,浅色更明亮、深色更沉稳,一切都显得更加动人。
NOVA屏幕显示技术
  NOVA实际上也是一种屏幕显示技术,它是随着LG P970-Black的上市而带来的一项全新的屏幕显示技术。NOVA屏幕又被称为高亮显示屏,它是在IPS的基础上采用的一项提高屏幕亮度的技术。据 LG官方称,NOVA Display在亮度方面能达到700尼特。高于iPhone 4屏幕亮度的530尼特。是目前市面上最亮的屏幕。

 NOVA技术


  以下为官方介绍的NOVA的优势
 

NOVA色彩更加生动自然

 NOVA在前光下显示效果出众
 

白色显示更纯
 

节省电量


  NOVA显示屏幕具备更高的亮度水平和纯白色调,可精确显示黑白原色,优化阅读体验。应用到产品中以后,将令手机屏幕无论在室内光线还是室外强 光下,都可以呈现清晰的显示效果。此外在相同的室内环境下,和普通LCD屏幕比起来,NOVA显示屏还能减少50%的能耗。由于白色是目前最常用的网页浏 览配色方案,当手机显示全白屏幕时,NOVA屏幕比起AMOLED屏幕同样可以节省一半耗电。


诺基亚N9的背部图片


  诺基亚N9是一款外观设计时尚且极具个性智能手机,而且是唯一一款采用MeeGo操作系统的智能手机,虽然该系统软件资源还不是很多,但是一些主流的应用和游戏还是基本具备的。目前该机的手机已经基本稳定在2699元左右,比较超值,值得拥有。

弯曲折叠的屏幕
  在去年的CES上,三星为我们展示了一种新屏幕技术——可弯曲AMOLED屏幕,这块屏幕为4.5英寸,分辨率为800x480像素,厚度仅为 0.3毫米。可支持Android系统和Windows Phone 7系统,在弯曲的时候不会损坏或者让显示的图像扭曲失真。
 

可弯曲AMOLED屏幕


  普通的手机屏幕使用的是玻璃基板,三星在柔性AMOLED屏幕改用了新型的塑料基板让其具备柔韧特性,同时这种屏幕还具备快速相应和低功耗的特点。
 
  借助这种轻薄的柔性显示屏,消费电子厂商们可以设计出许多具有创新概念的电子产品,包括手机、平板机等。目前,三星已经确认在2012年将会量产可弯曲的AMOLED屏幕,可能会率先在手机上使用。

小结   
       到此,我们完整地为大家介绍了各大手机厂商的屏幕技术,相信大家对手机的屏幕显示以及控制技术也有了一定的了解。以后大家在购买手机时不要一味地追求屏幕的分辨率和材质,其实,各种屏幕特殊的技术也是影响屏幕显示效果和操控感受的重要因素。

 


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

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