三星作為顯示技術的大廠,其在前沿技術上的研發一向是走在業界的前端。折疊屏手機作為科技業界下一個具有變革性的產品,三星很早便已經對其進行相關的研究,而目前其也是在技術、產品、市場上具有領先地位。

 

三星在2021年整合了S和Note系列,逐漸把折疊屏手機作為三星旗艦推出市場,集合了三星最新的技術研發成果。在8月份最新的發布的三星Galaxy Z Fold 3上帶來了眾多先進技術,據悉手機采用了ECO2 OLED,該技術通過屏幕疊層結構代替傳統核心材料偏光片,以提升透光率,降低面板功耗。

 

雖然無偏光片技術的研究已經有一段時日,但是一直并沒有實現產品的量產商用,而三星GalaxyZ Fold 3的面世則是無偏光片技術首次在AMOLED消費級產品中應用。

 

偏光片有何作用?

 

偏光片顧名思義,其作用是用于改變光線的方向。日常經??梢钥吹降钠馄娪霸旱?D眼鏡、攝影愛好者們的偏振鏡、偏振功能的墨鏡等。

 

偏光片在顯示領域,最早用于LCD屏幕,它也是偏光片的消耗大戶。一塊LCD屏幕會用到兩張偏光片,靠下的一張用于將普通的背光轉化成偏振光,靠上的一張用于解析經過液晶調制后形成的偏振光,進而形成明暗對比和色彩對比。

 

來到AMOLED屏幕上,其為可發彩色光的發光二極管,不需要背光源也不需要彩色濾光片。由于其顯示原理與LCD屏幕不一樣,因此其顯示成像理論上是不需要偏光片的。

 

不過AMOLED有另外一個問題需要解決,那就是光的反射。AMOLED的基板會反光,當外界自然光照射到AMOLED屏幕上,穿透過封裝層之后就會從金屬陰極反射回來。它看起來像一張銀色反光的錫箔紙,導致在環境光稍微強一點的地方,屏幕因為反光,顯示效果和對比度就會大幅下降。這意味著,如果在光照或陽光下觀看AMOLED,由于反射光,很難看清屏幕。

 

 

因此一般AMOLED屏幕需要采用了偏光片來用于降低降低光反射,其附著在面板上,充當過濾和調節從外部進入的光線的過濾器作用。為什么我們能在陽光下能清晰地看到畫面,這因為偏光片具有防反射作用。

 

偏光片成折疊屏發展阻礙

 

偏光片貼附在面板上,是過濾光線并調節光線的材料部件,而在AMOLED上的主要作用便是防止光的反射。

 

不過面板加上了偏光片,首先本質會使發光效率降低,使屏幕亮度在同等功耗下有所降低。三星方面曾對外表示,偏光片理論上只能讓一半的光線透過,也就是當光線通過偏光片時,亮度下降50%以上。為了讓手機日常使用中具備強光下可視性,AMOLED面板不得不繼續提高亮度,進而導致功耗提升和壽命降低。

 

其次偏光片的厚度在50-100微米(μm)的水平,需要粘著劑,這也增加了厚度??梢钥吹皆谀壳暗腛LED屏幕結構中,偏光片占據了一半的厚度,令整個AMOLED厚度增加不少。實際在過去幾年里面,AMOLED偏光片的應用沒有大問題,應用成熟,而且厚度仍然要比LCD屏幕要薄,不過直到折疊屏時代的來臨,其厚度問題被重點關注起來。

 

折疊屏的設計中,手機屏幕必須做到盡量薄,這樣才能在彎折過程中減小彎折半徑,防止折疊區域塑料部分長期拉伸,導致長度變化,最后形成褶皺,降低屏幕壽命。因此相對厚度較大的偏光片便成為折疊屏進一步發展所需解決的問題之一。

 

隨著折疊屏的發展,相關的產品的不斷面世上市,無偏光片技術會率先應用在對成本相對不敏感的折疊屏上,以此來提升理論亮度和降低屏幕彎折半徑提升耐用度。

 

無偏光片技術實現的關鍵

 

三星Galaxy Z Fold 3是首款采用無偏光片技術的量產折疊屏產品,其必然會帶動整個產業鏈上下游相關技術快速發展。

 

據了解,三星Galaxy Z Fold 3去除了偏光片,采用厚度更薄的彩色濾光片,減少Cover Window光反射的作用,實現防反射的處理。

 

顯示產業鏈相關人士表示,“未來OLED的發展會遇到三個難題,第一是光的效率,隨著4K8K等更高分辨率的顯示屏幕出現,功耗和亮度矛盾會越加嚴重;第二是屏幕多變形態,折疊屏需要更低的彎折半徑來提升壽命;第三便是成本,通過減少屏幕層數或者降低屏幕的復雜度,繼而把成本逐步降低。”

 

 

目前無偏光片技術名為Pol-less結構,也稱為COE結構(Color filter On Encapsulation)。它會是解決以上OLED發展三個難題的辦法之一,而當中的關鍵則是取代偏光片的那一層彩膜(ColorFilter)和像素間隙的黑矩陣(BM,Black Matrix),兩者屬于光刻膠材料中的低溫OC與低溫BM。

 

這層彩膜能夠解決反光和透光的問題,當外界光線入射屏幕,不需要的光會被BM所吸收,其余會透過彩膜中的RGB所入射,隨后那個RGB像素點便會顯示出顏色并反射。反射過程會有部分被BM區所攔下,其余會被彩膜所吸收。

 

無偏光片技術可以在相同的顯示亮度下,屏幕功耗更低;或者在相同的功耗下,屏幕亮度更亮。此外,由于這層彩膜是Coating上去的,通常只有10微米以內,因此相比偏光片能夠大幅降低屏幕的厚度,利于延長折疊屏的壽命,降低偏光片的使用成本。

 

前面已經提到,無偏光片結構需要在AMOLED屏幕上蒸鍍一層彩膜,其對工藝的精度和準度要求非常高,也是影響良率和成本的關鍵。此外目前無偏光片結構AMOLED屏幕都是基于薄膜封裝,所以需要采用低溫光刻膠和低溫加工工藝,這要求相關的材料具備良好的低溫性能。

 

關鍵材料的發展

 

實際AMOLED采用偏光片是行業發展中“妥協”之舉,不過隨著折疊屏產品的出現,無偏光片技術方案對于解決折疊屏耐用度、提升亮度和降低功耗都有顯著的好處。當然目前這種技術仍然有工藝和成本的問題需要解決,可是在率先應用在折疊屏后,預計未來隨后慢慢在AMOLED屏上普及。