不管什么類(lèi)型的顯示面板,其功能就是圖像顯示,所以談到面板的技術(shù)參數(shù),成像是繞不過(guò)去的第一問(wèn)題。古人云磨刀不誤砍柴工,要認(rèn)識(shí)OLED,首先要了解我們的眼睛和視覺(jué)系統(tǒng)。
視覺(jué)的感受器:眼睛
正常人能辨100萬(wàn)種顏色,主流顯示設(shè)備采用RGB三基色混色成像的方案,每種R/G/B都有0—255共256種不同的值,所以一共能提供256×256×256=1670萬(wàn)種顏色,遠(yuǎn)超人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)。這個(gè)所謂的1670萬(wàn)色也曾經(jīng)是三星、諾基亞等屏幕廠商們宣傳的噱頭。
(一)眼睛的歷史
在哺乳動(dòng)物大家庭中,人類(lèi)的眼睛是一個(gè)傲嬌的存在,因?yàn)槲覀兊挠心掏麄冸m然奶比我們多,但基本都是色盲。我們?nèi)祟?lèi)擁有3種視錐細(xì)胞,比大部分哺乳動(dòng)物都多1種紅色視錐細(xì)胞。
但是如果跟下蛋的動(dòng)物們比色彩識(shí)別能力,那我們就是小巫見(jiàn)大巫了。
對(duì)于爬行動(dòng)物或者鳥(niǎo)類(lèi)來(lái)說(shuō),它們的眼睛里擁有4種視錐細(xì)胞,比人類(lèi)多一種,每種視錐細(xì)胞都擁有不同的視蛋白,感受不同頻率的光線,最終形成彩色視覺(jué)。
但我們可以自我安慰說(shuō),他們雖然視覺(jué)感受器更精銳,但是沒(méi)有同樣強(qiáng)大的腦處理能力,而我們有優(yōu)質(zhì)的大腦,對(duì)影像的解析處理會(huì)更到位。
其實(shí)我們的祖先也不是這么弱逼。最開(kāi)始的時(shí)候,我們也從更古老的祖先那里繼承了優(yōu)質(zhì)的色覺(jué)基因,但是在恐龍時(shí)代,由于地球環(huán)境過(guò)于舒適,氧氣過(guò)于充裕,所以哺乳動(dòng)物優(yōu)秀的身體結(jié)構(gòu)并沒(méi)有轉(zhuǎn)化成我們的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),這就好比在石油危機(jī)之前,由于油價(jià)極其便宜,所以高能耗的車(chē)型大行其道(類(lèi)似恐龍),節(jié)油車(chē)型(類(lèi)似哺乳動(dòng)物)基本沒(méi)有市場(chǎng)空間一樣一樣的。我們的祖先競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)結(jié)構(gòu)粗糙原始但霸氣外漏的爬行動(dòng)物,像螻蟻一樣過(guò)著穴居生活。白天窩在洞里,晚上才偷摸出來(lái),看來(lái)這宅的基因從那時(shí)候就有了。
夜行的生活對(duì)視覺(jué)自然有了不一樣的要求,對(duì)色彩要求不高,但是對(duì)光線敏感度要求很高,有奶動(dòng)物就順勢(shì)進(jìn)化出了強(qiáng)大的視桿細(xì)胞,視桿細(xì)胞不能夠感受色彩,只能感光,讓我們大晚上也能看清環(huán)境,但是分不出顏色,因?yàn)橥砩系墓饬炼冗_(dá)不到視錐細(xì)胞投入使用的光照亮度。
由于強(qiáng)大的生存優(yōu)勢(shì),視桿細(xì)胞在數(shù)量上迅速超越了視錐細(xì)胞,并且擠占了視錐細(xì)胞的生存空間,哺乳動(dòng)物因此丟失了兩種視蛋白,只剩下藍(lán)色、綠色兩種。
恐龍滅絕后,哺乳動(dòng)物棄暗投明,怎奈陽(yáng)光下萬(wàn)物如此絢麗多彩,殘存的兩個(gè)視錐細(xì)胞根本分辨不出來(lái)這么多顏色,所以對(duì)絕大部分哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō),上帝給了他明亮的眼睛,它卻只能當(dāng)個(gè)色盲,哺乳動(dòng)物基本都是紅綠色盲。
人類(lèi)祖先靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物由于采摘野果的需要,部分感受綠色的視錐細(xì)胞發(fā)生偏移,從而擁有了第三種視錐細(xì)胞來(lái)感受紅色。這一優(yōu)勢(shì)嚴(yán)重地有利于快速發(fā)現(xiàn)熟透了的紅色果實(shí),產(chǎn)生了巨大的生存優(yōu)勢(shì),所以人類(lèi)才得以擁有紅色、綠色、藍(lán)色的三色視覺(jué)感受系統(tǒng)。
但我們的視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)化時(shí)間太短,還遠(yuǎn)不完善。由于紅色視蛋白脫胎于綠色視蛋白,跟綠色視蛋白的感光范圍相差不大,只差30納米,所以人類(lèi)并不能完整的解析整個(gè)可見(jiàn)光譜內(nèi)的顏色,相比于下蛋動(dòng)物來(lái)說(shuō),我們?nèi)匀凰闶莻€(gè)色盲。在人類(lèi)眼睛里絢爛無(wú)比的OLED屏幕,在鳥(niǎo)眼里土得掉渣。
這一缺陷也導(dǎo)致人類(lèi)色盲發(fā)病率很高。
(二)眼睛的感光范圍
光是電磁波,電磁波的頻率范圍非常廣,人眼能識(shí)別的部分只占其中非常小的一部分。人眼能夠感知并識(shí)別波長(zhǎng)在380--740納米的部分,并在大腦里產(chǎn)生顏色的概念,比如波長(zhǎng)在380~440納米的部分認(rèn)為是紫色,從而看到了絢麗多彩的物質(zhì)世界。
在人眼能夠識(shí)別的光譜區(qū)域,太陽(yáng)光是由各種波長(zhǎng)的光連續(xù)組成的,燭光也是由各種波長(zhǎng)的光混成,為什么人眼能看到的光的頻率處于380nm~740nm之間?眾說(shuō)紛紜,一說(shuō)這一段是太陽(yáng)光能量最集中的一段,另外一說(shuō)因?yàn)槿祟?lèi)始祖居住在海洋中,而海洋中穿透力最強(qiáng)的是藍(lán)色光,所以生物就從看到藍(lán)色光開(kāi)始,并將視覺(jué)向兩邊延伸。
典型的幾種光源的光譜圖如下:
雖然人眼能看到可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的光線,但是對(duì)不同頻率的光線敏感度不同。也就是說(shuō)如果不同顏色的光線客觀能量一樣,但是人眼感覺(jué)出來(lái)的亮度是不同的,紅色、藍(lán)色、紫色需要更亮才能讓人眼充分看出來(lái),人眼對(duì)波長(zhǎng)555納米的黃綠色最敏銳,同時(shí)不同亮度下人眼對(duì)不同顏色的視敏度有所變化,強(qiáng)光時(shí)對(duì)高頻光更敏感,弱光時(shí)對(duì)低頻光更敏感。
(三)眼睛的生理基礎(chǔ)
人類(lèi)眼睛里面有兩類(lèi)感光細(xì)胞,一類(lèi)是視桿細(xì)胞,只單純感光不參與顏色視覺(jué),另外一類(lèi)是視錐細(xì)胞,感受光線頻率,從而幫助大腦形成顏色視覺(jué)。
視桿細(xì)胞在數(shù)量上占?jí)旱剐詢?yōu)勢(shì)。夜晚弱光條件下,光線亮度達(dá)不到視錐細(xì)胞的工作閾值,這個(gè)時(shí)候只有視桿細(xì)胞能正常工作,幫助人類(lèi)看到世界的輪廓,但無(wú)法分辨顏色;另外由于視桿細(xì)胞比較均勻地分布在視網(wǎng)膜上,而不是像視錐細(xì)胞那樣密集地集中在黃斑上,所以靠視桿細(xì)胞是沒(méi)法形成精細(xì)視覺(jué)的,只能看清輪廓。這造成了我們?cè)谕砩夏芸辞逋饨绲妮喞且プ屑?xì)看一下樹(shù)葉的時(shí)候,就發(fā)現(xiàn)不管怎么努力都看不清。
視錐細(xì)胞有三種,分別對(duì)紅色、綠色、藍(lán)色最敏感,對(duì)其他顏色敏感度降低。視錐細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜上最敏感的黃斑上,高中生物都學(xué)過(guò),黃斑區(qū)是形成精細(xì)視覺(jué)和色覺(jué)的區(qū)域,只有當(dāng)眼睛把外界光線影像投射到黃斑區(qū)的時(shí)候我們才能清楚地看清物體的細(xì)節(jié)和顏色。
下圖是兩種細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的密度圖,能清晰地看到視錐細(xì)胞尖銳的集中在視覺(jué)最敏銳的黃斑區(qū);而視桿細(xì)胞則在視網(wǎng)膜上攤大餅式分布,在黃斑區(qū)反而基本沒(méi)有。
(四)眼睛的辨色原理
對(duì)于我們的眼睛來(lái)說(shuō),自然界的物體反射太陽(yáng)光,反射光線中每個(gè)光子攜帶hv的能量進(jìn)入眼睛,其中波長(zhǎng)在380nm~740nm的可見(jiàn)光部分被視網(wǎng)膜上的視覺(jué)細(xì)胞所感應(yīng),產(chǎn)生神經(jīng)電脈沖沿視神經(jīng)傳入大腦,大腦視覺(jué)中樞分析神經(jīng)電信號(hào),產(chǎn)生對(duì)世界的映像。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
人類(lèi)眼睛使用RGB感光系統(tǒng),通過(guò)紅、綠、藍(lán)三種顏色傳感器(視錐細(xì)胞)來(lái)感受各種波長(zhǎng)的光線,不同顏色的光線引起這三個(gè)傳感器的激發(fā)度不同,大腦組合這些信息形成意念中的顏色。顯示面板就利用了這一點(diǎn),使用三個(gè)紅、綠、藍(lán)發(fā)光點(diǎn)組合成一個(gè)像素點(diǎn),通過(guò)混色產(chǎn)生各種顏色??陀^地說(shuō),由紅色+綠發(fā)光點(diǎn)混色產(chǎn)生的“黃色”光線(實(shí)際上是波長(zhǎng)為500nm和700nm的兩種光線混在一起)和單純的波長(zhǎng)為570nm的黃色光線是不同的,但是在人眼看來(lái),他們是一樣的。
在顯示屏幕上的所有顏色,都由這紅色、綠色、藍(lán)色三種色光按照不同的比例混合而成的。一組紅色、綠色、藍(lán)色就是一個(gè)最小的顯示單位。紅、綠、藍(lán)色又稱(chēng)為三原色光。
但是實(shí)際上很多顏色的光無(wú)法通過(guò)RGB三原色組合獲得,有些顏色如果使用R+G+B混色的方法得到,紅色就會(huì)出現(xiàn)負(fù)值,這就意味通過(guò)混色得到這些顏色時(shí),需要使用其補(bǔ)色才能得到,這對(duì)于RGB模式顯示屏來(lái)說(shuō)是不可能實(shí)現(xiàn)的,它只能夠得到都是正值的R/G/B相混。
下圖清晰地反映了這一點(diǎn),橫坐標(biāo)表示光的波長(zhǎng),縱坐標(biāo)表示各種顏色所需要三基色刺激值。
這也就造成了顯示面板在顏色顯示方面的第一個(gè)硬傷。
結(jié)尾
在利用基因技術(shù)為人類(lèi)身體開(kāi)辟新的接口之前,視覺(jué)都會(huì)是人類(lèi)最主要的感覺(jué),視覺(jué)為人類(lèi)提供了80~90%的信息輸入。所以為視覺(jué)服務(wù)的顯示面板技術(shù)在將來(lái)仍然會(huì)是一個(gè)極其重要的行業(yè)。
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