三星alomed屏幕产量增长 三星屏幕究竟有多少不为人知的黑科技?

时间:2020-06-23 17:04:25       来源:太平洋电脑网

大家都说三星的AMOLED屏幕很强,但是三星的AMOLED屏幕强在哪里?为什么会这么强?

跟大家关系比较密切的OLED屏幕,三星到底有什么不为人知的的黑科技?我们一起来看看!

为什么说跟大家的关系比较密切?

我们平时使用的智能手机上的屏幕,有一部分就是采用OLED屏幕。从今年的趋势来看,OLED屏幕几乎覆盖了主流品牌的高端机,包括iPhoneXS系列、三星Note9系列、OPPO Find X、vivo NEX、华为Mate20 Pro、小米MIX3等。从目前的趋势来看,未来使用OLED屏幕的手机会越来越多。而且除了手机之外,车载显示、VR等领域都用到了小尺寸的OLED屏幕,OLED屏幕使用越发广泛。

虽然,最近一两年三星手机在中国的表现不如人意,但是不得不承认的是三星在技术上真的非常强大。在小尺寸的OLED屏幕,素质最高、产量最稳定的要数三星的AMOLED屏幕。

先说说OLED跟AMOLED的区别

说实话,这两个东西并没有本质的区别,AMOLED是OLED的一种。AMOLED的英文全称为Active Matrix OLED,就是主动驱动式OLED,于此相对的是PMOLED(Passive Matrix OLED被驱动式OLED)。

PMOLED单纯地以阴极、阳极构成矩阵状,以扫描方式点亮阵列中的像素,每个像素都是操作在短脉冲模式下,为瞬间高亮度发光。优点是结构简单,可以有效降低制造成本,然而驱动电压高,使PMOLED不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上,与现在的发展有所出入。

AMOLED则是采用独立的薄膜电晶体去控制每个像素,每个像素皆可以连续且独立的驱动发光,可以使用低温多晶硅或者氧化物TFT驱动,优点是驱动电压低,发光元件寿命长。不过高成本以及制作工艺更为复杂,在成本上更难以控制。

三星小尺寸OLED屏幕的强大

①市场占有率高。大部分智能手机的OLED屏幕都是三星的AMOLED屏幕。IHS Markit 的数据显示,在2018年第三季度(7~ 9 月),OLED 在整个智能手机市场的份额达到了 61.1%,价值 66 亿美元。

在主流品牌的高端机几乎都是使用三星的AMOLED屏幕。 2018年第三季度,OLED小尺寸面板生产厂家中,三星显示部门的市场占比高达93.3%,柔性OLED中的占比更是达到94.2%。以收入来看,合并LCD后的整个智能机屏幕市场,三星的总份额是57.8%,远超京东方的7.8%和天马的7.7%。

②素质高。三星Note9采用三星自家最好的小尺寸OLED屏幕,表现出来屏幕素质真的棒。Note9屏幕分辨率达Quad HD+级别的2960x1440,支持SubPixel Rendering亚像素字体渲染技术;屏幕亮度可达710Nits;色彩覆盖度为DCIP3可覆盖113%,sRGB/Rec.709色域则达到142%,属于顶级的存在;在颜色精度上,JNCD 上达到0.5(JNCD为色彩偏移值,色彩偏移值越小,颜色显示越准确),也是顶级的存在;图像APL变化对峰值亮度影响有史最低;图像APL变化对色彩精度和灰阶等级影响有史最低。国外专业测试公司DisplayMate对三星Galaxy Note9屏幕,给出了A+的测评结果。可以说,这是目前智能手机最好的屏幕了。

三星的OLED屏幕的发展史

OLED屏幕技术有几十年了。最早的OLED技术研发开始于1950年代的法国南茜大学,法国物化学家安德烈・贝纳诺斯被誉为“OLED之父”。最早的实用性OLED于1987被柯达公司的邓青云和史蒂夫・范・斯莱克两人发现。

当然啦,“一个刚刚出生的婴儿有什么作用呢?”(法拉第说的,不是我说的)。日系厂商研究OLED屏幕已经有很长一段时间了,Sony为研究OLED一度放弃LCD生产线的投入,甚至首发11寸的OLED电视。但是问题来了!索尼无法控制OLED的成本,那时候的OLED屏幕实在太高,无奈只能放弃。

那时候的OLED屏幕除了成本高,还有容易烧屏、寿命短等缺点。所以很多厂商都放弃了。“很多厂商”并不包括三星,三星看中了OLED轻薄、省电、色彩艳丽等优点,觉得OLED很有未来。用现在的话来说,三星觉得OLED是潜力股,然后三星就一直保持OLED研究和推广。

从文字上看,三星研究OLED好像很轻松的样子,但实际上都是每年大量资金投入:

2000年三星组建OLED项目组;2005年,三星OLED显示屏项目组升级为事业化组,正式开始OLED事业的准备工作。同年,三星在天安工厂建设了第4.5代OLED专用生产线A1;2006年,三星OLED生产线进入试运行阶段。2007年10月,三星在全世界首次成功实现了OLED的批量生产,并在自家 Galaxy 手机上亮相。2009年,AMOLED的生产量已经高达每个月100万个了。

在2011年三星在牙山启动了A2生产线,这是三星第二条OLED生产线。三星的柔性屏首次出现在三星上Galaxy Round,三星看到柔性屏的未来,在2015年的时候开启了A3生产线,这是专门的生产柔性OLED专用生产设施。

根据HIS的数据,柔性OLED在2017年第二季度的销售额同比增长了132%,首次超越了刚性Rigid OLED的销售额。

上面的数据说明了三星的AMOLED屏产量能够高产而稳定的原因:三星布局的时间非常长,而且生产线数量多,产量足够稳定。但是,高端的OLED屏幕的产量依然不够,去年的时候三星显示器再赢得苹果6000万块OLED面板订单,总订单量攀升到1.6亿块,也只能满足到苹果的90%的需求。很多的高端智能手机厂商因为三星的顶级AMOLED屏幕产量不够而导致手机产量不足,只能转向其他厂商。

我们转向看看三星AMOLED素质高的原因:

①技术布局早,积累深厚。三星显示在屏幕上有比较深厚的造诣,有一定的技术积累,1991年三星TFT-LCD开发线启动。

三星2001年1月成立了Samsung NEC Mobile Display公司,开始了PMOLED研究;同年全球首次开发出8.4英寸、2.2英寸、全球最大的15.1英寸Full Color AMOLED屏幕;2002年2月构建AMOLED开发线;同年8月批量生产PMOLED;2003年1月开发出4.1英寸和2.0英寸QVGA AMOLED;2005年开发出全球最大21英寸和全球最大的40英寸电视用AMOLED;2006年全球首次开发出3D AMOLED;同年7月开发出全球最薄的Dual Slim AMOLED;2007年开发出31英寸电视用得AMOLED;2009年开发出全球最大的6.5英寸Flexible AMOLED(柔性屏);同年10月全球首次开发出无眩晕30英寸AMOLED。

2010年,三星推出了应用OCTA技术的“Wave”产品。在这项技术之前,OLED利用在胶片上形成了触摸电极,再将其安装在面板上的方式实现触摸功能。 OCTA技术出来之后,采用了在面板制造工艺中直接形成触控传感器的方式,既降低了OLED的制造成本,又使OLED变得更薄、更鲜明;同年,全球首次开发出14英寸和19英寸透明的AMOLED屏幕以及Super AMOLED。

OLED屏幕有一个特点,那就是经过特殊处理之后能够实现弯曲。三星率先在 OLED 的生产中,用 PI 柔性基底(塑料材质的超薄聚酰亚胺基板)替换玻璃基底,开启了柔性屏时代。

2011年全球首次开发出HD Super AMOLED;2014年全球首次批量生产弯曲柔性屏幕(供智能手表使用);同年全球首次量产QHD AMOLED和侧面曲面屏;2015年全球首次量产双曲面屏和研发55英寸透明OLED屏幕。

2016年首次量产Quad Edge屏;2017年首次研发出9.1英寸可拉伸的OLED。

②专利积累多,技术相对较强。据《知识产权资产管理》杂志(IAM)和知识产权大数据分析公司ktMINE联合发布的报告显示,截至今年初,三星共持有75595项美国专利,IBM共持有46443项美国专利,因此三星超越IBM成为美国专利持有量最多的公司。

三星的OLED屏幕的技术也相当值钱。前段时间韩国检方起诉11名供应商员工,因为他们涉嫌向外界泄露三星OLED技术。这一个关键的技术叫“3D贴片”技术。检方说,三星显示器被泄露的技术需要六年时间研发,由38名工程师组成的团队,投资1,500亿韩圆(约合1.34亿美元)。三星显示的损失估计高达58亿美元。

可见,三星的AMOLED屏幕的素质高的原因,主要是得益于三星长时间研究OLED的技术积累和强大的科研的支持。在研发投入上,不少企业都比较“阔绰”,不过在OLED屏幕投入研究比较还是要数三星。

OLED屏幕未来的展望

曲面屏虽然很惊艳,但是出现了好几年了,在未来肯定会有更加繁杂多样的形式。目前可以看到的与通孔屏结合或者是发展成可折叠手机。

通孔屏

今年,智能手机为了提高屏占比,从“齐刘海”发展到“水滴屏”,甚至利用滑盖、伸缩镜头的等设计把前置镜头隐藏起来。到了年底,就演变成“挖孔屏”。今年可能是智能手机形态变革更迭最为频繁的一年了。三星在最近推出了三星Galaxy A8s ,采用了黑瞳全视屏的设计,就是挖孔屏的一种。

三星Galaxy A8s采用的是通孔的设计方式。有人说,通孔设计技术含量不高。说实话,通孔设计技术含量并没有想像中低。

我们看到,通孔的方式不仅打穿LCD屏幕背光板,也打穿了液晶显示面板,将摄像头直接安放在屏幕玻璃之下。除了需要在背光层上打孔外,还需要加工液晶层,我们可以看到「通孔」摄像头由于打穿了液晶面板,屏幕一亮肯定会有光“晃”到摄像头,所以在摄像头周围裹了一圈黑橡胶,所以会显得有一点大。

这样做的好处是,一方面避免屏幕漏光影响到摄像头,另一方面摄像头透光率相对提升,降低其他干扰因素的影响,令拍照效果更佳。还有一个不容忽视的优点是,即使在摄像头上方触摸,轨迹跟踪也是在最顶部显示触摸的坐标,所以A8s物理上的触摸不会导致其断触。对于爱玩游戏的使用者来说,游戏过程不断触,进一步优化了使用体验。

这样的缺点就是:①这个挖孔看起来有点大(强迫症请谨慎“食用”);②加工难度也不低。

可以预见的是,明年很多用上OLED屏幕的手机都会用上这一方案。有消息称,明年第一季度三星的开年旗舰 三星Galaxy S10 将采用 OLED 的通孔屏,不过通孔的面积会减少,成像效果大幅度提升(毕竟是力争安卓机皇的机子,肯定不能差)。

可折叠手机

折叠手机的消息已经传了好几年了,在今年三星终于也发布了折叠手机,其中采用的是基于三星AMOLED的被称为 Infinity Flex Display 的屏幕技术。

大家可能奇怪了,屏幕的保护玻璃怎么折叠呢?它采用面板弯曲技术,这种技术采用了一种全新保护层,这种保护层使用先进的聚合物既柔韧又坚硬。同时,这一款手机采用一种特殊的可折叠粘合剂,至于这一种的全新的保护层和粘合剂是什么材料,三星并没有透露。

想要制造可折叠屏幕绝非易事。这里要明确的是,我们所见到的屏幕,并不是一个简单的整体。现阶段OLED主要由基底、阳极、导电层、发光层与阴极组成。

OLED在玻璃或塑料基板上堆叠成若干超薄层,其中多层有机化合物夹在两个电极(阴极和阳极)之间。当在电极上施加电压时,来自阴极的电子和来自阳极的空穴(正电荷)相互吸引并在发光层中相遇。当电子与正空穴复合时,OLED发光,以光子的形式释放能量。

简单说要折叠,就是要屏幕的元器件和结构能折叠,以前的屏幕设计肯定不行了,尤其是不可随意弯曲的玻璃作屏幕基底,所以要重新设计。

在可弯曲的基材中,塑料无疑最理想

玻璃不能弯,但塑料可以啊。塑料的特性使其成为可折叠屏眼下最适宜的基底材料,不仅使基底能够折叠,额外还提高了屏幕的抗摔性,同时也使屏幕更加轻薄。

韩国科技院(KAIST)的石墨烯电极OLED

除了基底,还有以有机物构成的导电层和发射层。目前业界通常将氧化铟锡(ITO)用作透明阳极,因为它具有高透明度,低薄层电阻和完善的制造工艺。然而,ITO是昂贵的,并且是脆性的,弯曲就可能裂,所以可折叠屏幕或采用延展性和导电性俱佳的石墨烯材料代替。不仅如此,还有光学粘合剂等,都需要寻找全新的材料。

除了与通孔屏结合或者是发展成可折叠手机,OLED还有一种方向,那就是发展成透明的OLED屏幕,但是过于科幻了,我也不太敢想。目前在电视领域能够做到,在智能手机领域还没有这一趋势。

PWM调光

说到OLED屏幕的未来,就一定要说说PWM调光的问题。有人说OLED屏幕伤眼。事实上不是这样,这个跟屏幕的问题不大,而是跟PWM调光的频率有关。

PWM调光的方式(Pulse Width Modulation),脉冲宽度调制,说到底就是种把模拟信号调制成脉波的技术。这种调光方式在显示器(包括手机屏幕中广泛使用),这种方式的本质是通过闪烁来形成“载波”,然后控制“明和灭”的时间比值就能达到控制亮度的效果。PWM调光精度高、不偏色、省电、发热低。

但是问题来了,PWM调光如果频率过低的话,就会产生“频闪效应”,这会对人的视力造成影响。而且亮度越低,PWM频率就越低,对视力伤害就越大。(这里得告诉大家,关灯就真的不要玩手机了)。所以,造成伤眼的问题并不是OLED屏幕,而是调光的方式。

实际上使用PWM低频调光的LCD屏幕一样会对视力造成伤害。甚至采用PWM调光的LED显示器,一样会人眼造成伤害。目前还有很多的笔记本使用PWM低频的调光方式,对办公一族眼睛造成的伤害不容忽视。

但即使不用PWM低频调光的屏幕,长时间看屏幕或者是不注意用眼卫生的话对眼睛的伤害也非常大,甚至比PWM低频调光更为严重。

在实际生活中,对眼睛造成伤害的来源还是蛮多的,大部分人都无法避免甚至没有意识到这个问题。我们应该注意用眼卫生,减少看屏幕的时间,科学用眼才是根本之道。

这没有解决方法吗?并不是。DC(CCR)调光方式或者是高频的PWM调光是能够避免这一种情况的。频率越高,人类眼睛对频率的感知度就越低。

美国能源之星原规定光源闪烁允许的范围是频率不小于120Hz;20Hz-800Hz频率范围内,频闪指数小于0.001与频率之积;频率大于800Hz时,对频闪指数无要求,中国高频护眼灯的标准是频闪速度为30k-50kHz。

为此,我们此前跟三星的工程师谈过这个问题,他们表示AMOED发展研究方向就是在AMOLED上采用DC调光方式或者高频的PWM调光方式,从根本上解决“频闪效应”的问题。

总结

在回答这个问题之前,我做了一番资料的收集,尽可能的从产业的技术和技术的角度来回答,避免带有个人的情绪。

在小尺寸的OLED领域上,我们看到不少对手在追赶。但是,从产品素质和产量上,三星的小尺寸OLED都是领先的。

这样的优势这主要得益于三星的技术积累以及长期的生产线建设带来的收益。不知道这算不算黑科技,但是可以看出三星小尺寸OLED屏幕上领先的原因。

这给予我们不少的启发:三星正是在十多年前看到了OLED屏幕的前景,持续的研发投入和生产线建设,才有今天的品质和产量上的优势。想要在一个领域做到一流,长时间的投入、高昂的研发费用和对行业发展的深入思考,一个都不可缺少。