近年來，關(guān)于有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode,AMOLED）顯示能否取代有源矩陣液晶顯示（ActiveMatrixLiquidCrystalDisplay,AMLCD）成為下一代主流顯示技術(shù)的爭(zhēng)論甚囂塵上，然而，至今沒有定論。目前，AMLCD具有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，制造一臺(tái)顯示器的成本也在逐漸下降。然而，以三星為代表的韓國廠商正全面布局AMOLED技術(shù)在手機(jī)屏幕上的應(yīng)用，其已將自己旗下的手機(jī)顯示屏近七成換成了AMOLED屏幕，甚至停掉了自家的7代AMLCD手機(jī)面板生產(chǎn)線。為了推動(dòng)AMOLED產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，三星還積極推動(dòng)中國國產(chǎn)手機(jī)采用三星AMOLED屏幕。目前，OPPO、vivo、魅族、華為、中興等國產(chǎn)手機(jī)已相繼使用了三星提供的AMOLED觸控一體化屏幕，AMOLED顯示屏的出貨量持續(xù)拉升。據(jù)悉，2016年下半年，三星將繼續(xù)擴(kuò)大其在AMOLED顯示屏的投片規(guī)模，并為明年蘋果iPhone8手機(jī)調(diào)試新的生產(chǎn)線。根據(jù)專業(yè)市調(diào)機(jī)構(gòu)IHS預(yù)估，AMOLED占顯示面板市場(chǎng)的份額在持續(xù)增加，目前出貨量占比已達(dá)11%，2020年有望攀升至22%。此外，日本的Sharp和韓國的LG也在研究和推進(jìn)中、大尺寸的AMOLED顯示屏。Sharp在2012的顯示領(lǐng)域重要會(huì)議SID上報(bào)道了其13.5-inch分辨率為4K2K的AMOLED顯示屏；LG在2014年SID上報(bào)道和展示了其55-inch的全高清AMOLEDTV樣機(jī)。
可以看出，目前AMOLED顯示屏風(fēng)頭正勁，相比于AMLCD，AMOLED具有對(duì)比度更高、色域更寬、功耗更低、更輕薄、可視角更寬、響應(yīng)速度更快、戶外可讀性更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。下面將從技術(shù)原理角度對(duì)比介紹一下AMLCD與AMOLED的優(yōu)缺點(diǎn)。
首先介紹一下AMLCD的發(fā)光原理。AMLCD是利用液晶的光電效應(yīng)，通過薄膜晶體管（ThinFilmTransistor,TFT）電路控制液晶單元的透射率及反射率，從而產(chǎn)生不同灰階的一種平板顯示技術(shù)。由于液晶材料本身并不發(fā)光，因此AMLCD是一種被動(dòng)發(fā)光型顯示，需要背光源。AMLCD的結(jié)構(gòu)層如圖1所示。背光模組產(chǎn)生白色背光，通過偏振片轉(zhuǎn)換成震動(dòng)方向統(tǒng)一的線偏光，之后再通過TFT及液晶分子層。根據(jù)TFT層產(chǎn)生的不同電壓，液晶分子層會(huì)有不同的扭轉(zhuǎn)角度，從而對(duì)線偏光進(jìn)行極化，對(duì)震動(dòng)方向進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，然后通過濾波片產(chǎn)生不同的顏色，最后通過第二層偏振片（與第一層垂直），實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)的控制，最終通過紅綠藍(lán)三種不同顏色的光的強(qiáng)弱組合實(shí)現(xiàn)不同的顏色及灰階。
圖1AMLCD的結(jié)構(gòu)示意圖
與AMLCD不同，AMOLED屬于自發(fā)光顯示，不需要背光源，其發(fā)光部件為有機(jī)發(fā)光二極管（OrganicLightEmittingDiode,OLED）。通過控制紅綠藍(lán)OLED子像素的亮度就可以發(fā)出不同顏色的光，其發(fā)光亮度取決于流過OLED的電流大小，通過控制流過OLED的電流大小即可控制像素點(diǎn)的灰階。圖2顯示了AMOLED顯示屏的結(jié)構(gòu)。由于AMOLED面板中減少了背光模組及第一個(gè)偏振片，因此AMOLED更輕薄。AMOLED顯示屏的厚度大概是AMLCD的30%，采用AMOLED的手機(jī)因其極限超薄已被載入吉尼斯紀(jì)錄。
圖2AMOLED的結(jié)構(gòu)圖
相比于LCD，AMOLED具有更高的對(duì)比度。除了在重量上不占優(yōu)勢(shì)，由于采用了背光層，而且背光層不能夠完全關(guān)閉，因此LCD屏幕還會(huì)有漏光現(xiàn)象存在，因此其對(duì)比度會(huì)受到影響。對(duì)于AMOLED顯示屏，理論上，如果沒有電流流過OLED，OLED的亮度可以為零，因此，其對(duì)比度很高。測(cè)試表明，AMOLED的對(duì)比度高達(dá)13000000:1，足夠正確的表現(xiàn)圖片的明暗，賦予生動(dòng)的現(xiàn)實(shí)感，特別是在夜間拍攝，差異更為明顯。此外，由于AMLCD需要經(jīng)過兩次偏振片，能量會(huì)減少，最大亮度比AMOLED小。圖3對(duì)比顯示了AMLCD與AMOLED的圖片顯示效果，可以看出AMOLED明亮部分更為鮮亮，黑暗部分更為細(xì)致。此外，AMOLED的亮度適中，不刺眼，可以最低亮度顯示，在電影院、臥室等燈暗處看手機(jī)時(shí)不會(huì)因刺眼而疲勞，可以保護(hù)眼睛。
圖3AMLCD與AMOLED的顯示效果對(duì)比圖
AMOLED的功耗更低。在AMOLED面板中，只有必要的像素發(fā)光，且OLED產(chǎn)生的光不需要經(jīng)過濾光片，減少了不必要的光損失，因此功耗更低，效能更高，耗電節(jié)省約30%，因此可以減少手機(jī)充電的次數(shù)，一天一次充電即可，省去了需要隨身攜帶充電寶的麻煩。
AMOLED的色域更寬。AMOLED的色域?qū)挾却蟾攀茿MLCD的1.4倍，只有AMOLED才能夠真實(shí)的表現(xiàn)大自然的顏色。雖然LCD采用的也是標(biāo)準(zhǔn)的RGB色階，然而，AMOLED可以在更大范圍內(nèi)控制單個(gè)子像素，因此可以通過主色的混合生成更寬的色域。LCD廠商也在嘗試讓LCD屏幕看起來更加艷麗，以便在市場(chǎng)上與AMOLED競(jìng)爭(zhēng)。然而，往往適得其反，破壞了色彩平衡。圖4為AMOLED顯示下大自然的顏色及與AMLCD色域的對(duì)比示意圖。
圖4AMOLED顯示下大自然的顏色
AMOLED在戶外強(qiáng)陽光反射下依然具有鮮明的畫質(zhì)，其高亮度和寬色域可以提高戶外的可讀性。圖5對(duì)比顯示了AMLCD與AMOLED在戶外陽光下的色彩表現(xiàn)力及可讀性?？梢钥闯?，AMOLED在強(qiáng)光下依然可以表現(xiàn)絢麗的自然。
圖5LCD與AMOLED在強(qiáng)光下的色彩表現(xiàn)力
此外，由于AMOLED的發(fā)光器件是固態(tài)的OLED，其顯示構(gòu)成均為固態(tài)，因此可以方便的做成柔性顯示，也可做成可穿戴及車載顯示。三星和蘋果也宣稱最近會(huì)推出可折疊的手機(jī)，因此柔性AMOLED具有巨大的市場(chǎng)前景。然而，目前還沒有成熟的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和技術(shù)路線，其產(chǎn)業(yè)化仍需觀望。
AMOLED顯示屏幕并不是完美無缺的，其RGB像素壽命周期不同，因此，隨著使用時(shí)間的增加，可能會(huì)出現(xiàn)色彩漂移的情況，而LCD則沒有這樣的問題。雖然，AMOLED在中小尺寸的手機(jī)、手表等領(lǐng)域有了一席之地，但在大尺寸的平板電腦和電視等領(lǐng)域的應(yīng)用上仍然存在技術(shù)難題。這是因?yàn)椋琌LED是電流型器件，流過OLED的電流大小決定了亮度。然而，由于其驅(qū)動(dòng)器件（TFT）及發(fā)光器件OLED在長時(shí)間的電應(yīng)力下會(huì)存在漂移或空間的不匹配，導(dǎo)致在不同的時(shí)刻或不同的位置，相同的數(shù)據(jù)電壓下，流過OLED的電流不同，這將會(huì)導(dǎo)致顯示的不均勻，甚至產(chǎn)生顯示錯(cuò)誤。對(duì)于中小尺寸的AMOLED顯示，目前三星和Sharp采用的是像素內(nèi)補(bǔ)償?shù)姆桨福@樣可以保證在TFT和OLED的電特性發(fā)生變化時(shí)，流過OLED的電流仍然可以幾乎保持不變。然而，由于受驅(qū)動(dòng)速度及大面積面板中TFT及OLED電特性在時(shí)間或空間的不均勻度會(huì)增加的影響，這種像素內(nèi)補(bǔ)償方案在大尺寸AMOLED顯示中的補(bǔ)償效果卻不理想。目前，LG公司也提出了針對(duì)大尺寸AMOLED顯示進(jìn)行外圍補(bǔ)償?shù)姆桨?，也給出了55-inch的AMOLED顯示樣機(jī)，但受制造成本的影響，其量產(chǎn)仍需時(shí)日。LCD具有成熟的生產(chǎn)線，成本較低，AMOLED正處于市場(chǎng)化的轉(zhuǎn)型階段，各大面板廠是否肯花費(fèi)大量金錢跟進(jìn)技術(shù)及生產(chǎn)線，目前仍是未知之?dāng)?shù)。值得一提的是，由于近兩年出現(xiàn)的量子點(diǎn)顯示技術(shù)可以用來提高AMLCD中背光源的質(zhì)量，這一點(diǎn)也被用在了高端的LCD顯示面板中，使得AMLCD捍衛(wèi)者們?cè)谶@場(chǎng)無煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中似乎又看到了勝利的曙光，AMLCD與AMOLED的較量也更加撲朔迷離。
目前，AMLCD和AMOLED各有優(yōu)缺點(diǎn)，隨著LCD技術(shù)的不斷優(yōu)化及AMOLED技術(shù)的不斷完善，在高端手機(jī)上，LCD及AMOLED之間的差距會(huì)減少。不過，AMOLED屏幕在功耗、厚度及顯示效果上的優(yōu)勢(shì)正逐步凸顯，并且成本也在逐漸下降，因此更有可能成為手機(jī)顯示屏幕的未來。然而，大尺寸和柔性顯示在技術(shù)上還有很多問題需要解決，其市場(chǎng)化路途遙遠(yuǎn)，AMOLED是否會(huì)最終取代AMLCD仍有待商榷，也需要經(jīng)過市場(chǎng)的重重考驗(yàn)。
編著語：編著語:北京大學(xué)深圳研究生院信息工程學(xué)院為更多有志于向信息顯示技術(shù)方向轉(zhuǎn)型的高級(jí)技術(shù)人才提供一個(gè)專門的學(xué)科平臺(tái)——（信息顯示技術(shù)專業(yè)在職研究生班http://www2.pkuece.cn），該班面向社會(huì)招生，2016年招生持續(xù)進(jìn)行中。
01月07日 18:14
