峰值亮度1900nit、E6材质，怎么解读小米新手机屏幕？

“当iPhone用户还在争论到底是14强还是13香的时候，安卓阵营的“先锋选手”小米也拿出了自己的13代产品，其中那块来自三星的定制屏幕，凭借多个“爆炸级”的参数提升，成为消费者关注的焦点。”

近日，小米新品发布会上公布了小米13系列手机，共包括13与13Pro两种机型。目前已经有相当多媒体详细介绍了这代手机的各类参数。记者这次对小米着力宣发的屏幕非常感兴趣。据发布会介绍，小米13系列手机搭载了一块来自三星的6.63英寸E6材质的OLED屏幕，其峰值亮度可达1900nit。

小米给出的屏幕参数图源：小米官网

很多读者都了解nit（尼特）属于亮度单位，但究竟是什么影响了我们手中的手机屏幕的最大亮度？E6材质究竟能带来怎样的提升？本文将带你了解手机屏幕的显示原理以及解读小米这块屏幕的各项参数。

手机屏幕显示画面的原理

在解读手机屏幕的各项参数之前，需要先了解一下各类手机屏幕的发光原理。

屏幕之所以可以显示图像，是因为屏幕上有数量庞大的像素点，每个像素点都能独立的显示成千上万的颜色。像素点可以显示各种颜色的基础则是光的三原色，即可以同时发出不同亮度的红、蓝、绿三种颜色的光。目前市面上的智能手机屏幕有LCD屏幕与OLED屏幕两种。它们之间的最大区别就是发光方式的不同。

LCD屏幕（Liquid-Crystal Display）就是我们熟知的液晶显示器。它的工作原理是在电场的作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变，完成电与光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。官方解释太复杂，我们简单来说：LCD有一块常亮的背光屏幕，它只有显示白光一个功能，我们在白光之上贴一层可以控制三种颜色透光量的薄膜就可以精确的控制颜色了。而液晶这个概念就来源于那层控制薄膜。我们可以把液晶想象成单色百叶窗，对其施加的电压越大，百叶窗关闭的越紧，那么这种颜色的透光量也相对较少。

LCD屏幕结构图源：维基百科

LCD屏幕的常亮背光板结构，设计较为简单，价格也比较低廉。但这也带来了一个致命缺点，那就是液晶不能完全闭合，总有部分光线会穿过液晶显色层。也就是说，LCD屏幕显示不了完全的黑色。此外，受限于屏幕的组装制造水平，LCD屏幕各层之间往往不能有很好的贴合，我们也经常能从屏幕外缘缝隙出看到些许漏光现象。

与LCD屏幕相比，OLED屏幕结构更加简单，但显示效果却细腻，使用更省电。OLED全名有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），又称有机电激发光显示。它的每一个像素点上的每种颜色都可以单独控制发光。其原理是在两电极之间夹上有机发光层，当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光。因为OLED的自发光原理，不再需要背光层，因此可以做的更薄，也更省电。

我们这里详细聊一下OLED屏幕的结构，方便我们后续理解它的各项参数。OLED屏幕由基板、阳极、阴极、电子和空穴传输层（导电层）与发光层构成。在外界电压的驱动下，电流从阴极流向阳极，电子和空穴分别从导电层向发光层迁移，当电子与空穴结合时便会出现激子辐射，激子再将能量传递给发光有机材料，材料内部发生电子跃迁进而发射光子。OLED发光颜色取决于发光层内的有机分子类型，流过它的电流越大，发光强度也就越高。

OLED基本结构图源：维基百科

但是OLED屏幕也不是没有缺点。相比于LCD屏幕，OLED使用的是有机材料，而有机材料的寿命是无法和无机材料抗衡的。由于每个像素都单独发光，不同颜色有机物的寿命也各不相同，因此，某些像素点在显示某个颜色时间较长后，它再次显示这个颜色的亮度就会衰减。例如屏幕某个区域显示蓝色的时间较长，后续那块区域在显示白色时，蓝光会减弱，而蓝色的相反色是洋红，那块屏幕相对周围就会偏红。这就是OLED屏幕的“烧屏”现象。

另外，相信也有很多读者听说过OLED比LCD屏幕更伤眼的消息。调节LCD屏幕的发光亮度，我们可以直接调节它的背光层亮度，而OLED屏幕亮度调节实际上是通过快速开关来实现的（PWM调光），只不过开关速度过快，通过肉眼就很难分辨。如果让亮度维持在80%，那么就可以让屏幕在一个频闪周期里亮80%的时间，熄灭20%的时间。不过在超低亮度的时候，由于屏幕熄灭时间过长，人眼就可能会发现屏幕在不停闪烁，部分用户因此会产生不适感。

以上就是对LCD屏幕与OLED屏幕的简单介绍，我们回过头来看看小米13搭载这这块屏幕。

各个参数解析：

（一）亮度与基材息息相关

官方宣传显示，小米13与小米13Pro两款机型搭载的三星屏幕都采用了E6材料。E6材料，其实是三星对外出售的第六代屏幕基材。对于OLED屏幕来说，发光基材是非常重要的关键性的技术，因为它直接决定了屏幕的显示素质。在E6之前，还有E4、E5等材料，数字越大代表材质越新。除了E系列基材外，三星还生产M系列，仅用于自己的S系列与Note系列手机上。

前文说到，OLED屏幕本质上是电流流过屏幕中的有机材料发光，而发出什么颜色的光、发出多亮的光就取决于有机物中的掺杂物质了。目前三星并没有对外公布它的有机材料机构式，不过记者找到了三星屏幕基材的供应商，包括韩国陶氏化学、三星化学、LG等公司，足以见得其技术能力深厚。有专家称：“不同的厂商，不同的材料，不同的配比所生产出的发光基材在寿命、最高亮度、色坐标、功耗等等方面具有很明显的差距。我国屏幕与三星等厂商的差距主要在于屏幕基材。”所以，就目前来说，三星的屏幕优势和ASML在高端芯片的统治力十分类似，都是通过整合多个公司的先进技术来达到行业垄断。

三星屏幕基材供应商图源：互联网与产品经理

据了解，小米搭载的三星E6基材屏幕对比E5，峰值亮度提高了900nit，与E4相比亮度更是高了1100+nit。不过这也可能与小米对屏幕采用的激进策略有关，毕竟厂商可以通过给屏幕施加更大的功率来进一步提升亮度，不过这样做也可能带来屏幕寿命降低的问题，也就是更容易烧屏。当然这还要等手机发售后的各路媒体的测试才能知晓。

（二）高刷新率与高耗能的平衡

随着手机处理器性能的节节攀升，高刷新率屏幕逐渐普及开来。屏幕的刷新率，指的是每秒可以显示多少帧画面，高刷新率屏幕往往意味着更流畅的画面和强的代入感。

在LCD屏幕上，屏幕每刷新一帧，就意味着液晶需要在电场的作用下调整一次，而液晶转动是需要时间的，如果液晶的转动时间过长，反映在屏幕上就是“拖影”现象。而OLED则不受液晶偏转的物理限制，像素响应更快，因此拖影更少。数据显示，在90、120Hz的高刷新率下，OLED屏幕的平均拖影长度要比LCD少十倍以上。

不过高刷新率也会带来更多的功耗问题。目前大部分手机厂商都会采用LTPO自适应刷新率技术来缓解用电危机。LTPO 英文全称为 Low Temperature Polycrystalline Oxide，中文名字叫低温多晶氧化物。我们知道，OLED屏幕通过快速开关来调节亮度，其原理则是当屏幕两端电压大于驱动TFT的阈值电压后，驱动导通OLED发光。而LTPO材料拥有更高的电子迁移率与开口率，能实现更小的驱动电流和更低的驱动电压，也就可以以较小的电流实现TFT的长时间开启，因此在屏幕不需要高刷的时候就可以自动降低刷新率来省电。

（三）大屏没那么容易

做更大的OLED屏幕其实和做更大的晶圆有着类似的难题——良率。目前面板、有机材料镀膜及封装为OLED大屏幕产品量产化的三大指标。

常见的OLED面板晶体管元件结构主要有共平面（Coplanar）、蚀刻阻障层（Island Stop/Etch Stop Layer，IS/ESL）和背通道蚀刻（Back Channel Etch，BCE）三种。共平面结构制程较简单，但容易出现电路接触问题，因此可靠性较低。蚀刻阻障层与背通道蚀刻结构较相似，但缺点是制程技术复杂导致成品率较低。此外，更大的屏幕也会出现散热与均匀度问题，高温会导致晶体管临界电压偏移现象，均匀度低可能会导致热量的不均匀堆积。因此，在面板技术上，更大的面积对技术要求也就越高。

常见的氧化物薄膜晶体管元件结构比较表图源：材料科学与工程

第二个难点则是有机材料镀膜，目前主流的有机材料镀膜采用蒸镀技术。这种制作方式要平衡每个像素内红、绿、蓝有机材料的放置量，维持亮度的均匀性，随着OLED屏幕尺寸加大，会导致生产良品率下降，由于蓝色有机发光体的寿命短，为了修复其缺陷，会稍微多蒸镀一点蓝色OLED有机发光体，但导致的结果是红、绿、蓝像素构造中的色彩歪曲现象。如今新OLED屏幕可以较好的解决蓝色发光体寿命低的缺点，但良率依旧需要提高。

总的来说，目前屏幕良率制约着OLED屏幕的尺寸。换言之，采用更大面积的屏幕将带来更高的成本增长。