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8月12日，三星发布会带来了Galaxy Z Fold3，随后三星显示微博上表示，该手机采用了ECO2 OLED™，该技术通过屏幕叠层结构代替传统核心材料偏光片，以提升透光率，降低面板功耗。这是无偏光片AMOLED产品在消费级电子产品中的首次应用，这项技术为什么能降低面板功耗？偏光片又是怎么去掉的？本文将对此技术进行简单解析。
偏光片是什么？
偏光片用于将光线变成某一个方向的波动，即偏振光(Polarization)。日常经常可以看到的偏光片包括电影院的3D眼镜、摄影爱好者们的偏振镜、偏振功能的墨镜等，电影院的3D眼镜就是透振方向相互垂直的偏振片，让两只眼睛看到的图像略有不同，通过脑补，实现观影立体感。
在数码产品中，LCD屏幕是偏光片消耗大户。偏光片用于LCD屏幕上，用来形成偏振光，进而透光形成色彩和明暗对比。一块LCD屏幕会用到两张偏光片，靠下的一张用于将普通的背光转化成偏振光，靠上的一张用于解析经过液晶调制后形成的偏振光，进而形成明暗对比和色彩对比。具体原理我们在这不赘述，有兴趣的读者可以搜一搜相关科普。 AMOLED屏幕中偏光片的应用
AMOLED屏幕和LCD屏幕显示原理不一样，AMOLED屏幕相当于有几百万个小LED灯，通过控制每个LED灯的亮度、明暗和闪烁频率调整色彩和亮度，因此理论上AMOLED屏幕显示并不需要偏光片。
但问题来了，AMOLED基板会反光，它看起来像一张银色反光的锡箔纸，还不会皱的那种，导致在环境光稍微强一点的地方，屏幕因为反光，显示效果和对比度就会大幅下降。因此AMOLED屏幕采用了一种相对特殊的偏光片—圆偏光片—用于降低反射。如下图，光线入射到偏光片内后成为垂直方向的偏振光，反射后成水平方向的偏振光，因而不能透过偏光片，反射到人眼中。也就是说，在AMOLED屏幕上，偏光片的用途是降低反光。
无偏光片可提升理论亮度、降低屏幕弯折半径，因此率先用在成本相对不敏感的折叠屏上。
偏光片的最大问题是屏幕亮度降低。这个问题和LCD背光一样，偏光片理论上只能让一半的光线透过，三星显示的微博上表示“当光线通过偏光片时，亮度下降50%以上”；华星光电的专利中也提到“一般来说偏光片透过率只有43%左右，因此偏光片的贴附影响了 OLED显示器件的显示效率，并增加成本”。为了让手机日常使用中具备强光下可视性，AMOLED面板不得不继续提高亮度，进而导致功耗提升和寿命降低。
偏光片的另一个问题是屏幕厚度增加。偏光片的厚度大约是80-100μm，在过去几年里，AMOLED的偏光片都不是什么大问题，成本也不贵，应用也成熟，厚度也远低于LCD屏幕，直到折叠屏来临。折叠屏的设计中，手机屏幕必须做到尽量薄，这样才能在弯折过程中减小弯折半径，防止折叠区域塑料部分长期拉伸，导致长度变化，最后形成褶皱，降低屏幕寿命，偏光片的厚度就成了折叠屏应用的阻碍之一。Galaxy Fold 3搭配了手写笔设计，因此增加了一层Wacom电磁膜，厚度大约80μm，应用无偏光片技术，也是为了降低屏幕厚度。
AMOLED屏幕无偏光片是怎么实现的？
从京东方的无偏光片技术名称上可以略知一二，京东方将这项技术叫做COE，Color filter On Encapsulation，。
无偏光片技术是在传统的AMOLED封装完成后，再上面再镀上一层彩膜（Color Filter），每个像素上面对应这个像素颜色的彩膜，像素间隙通过黑矩阵（BM， Black Matrix）隔开。
这层彩膜可以解决反光和透光问题。如下图，外界入射光线中，不需要的部分被黑矩阵（BM）区吸收，透过绿色彩膜入射部分，要么成为那个绿色像素点反射出来，在反射的过程中被黑矩阵（BM）区拦下，或者在其他彩膜区被吸收。透光问题则更不用说，彩膜对于RGB的主波长透过率较高，约为70-90%，至少比偏光片高得多的多。
因此，无偏光片技术可以在相同的显示亮度下，屏幕功耗更低；或者在相同的功耗下，屏幕亮度更亮。三星ECO2 OLED™降低25%的功耗，就是通过这种方式来的。
此外，由于这层彩膜是蒸镀上去的，厚度只有几个微米级别，因此可以大幅降低屏幕厚度，更有利于延长折叠屏寿命，同时可以节约偏光片成本。
因此，除了三星，国内主要厂商都在储备相关技术。这种技术在天马叫做CFOT，Color Filter On TFE；在京东方叫做COE。根据Omdia 去年12月的一篇文章中提到，国内几乎每个OLED工厂都有自己的COE计划。
天马今年3月29号发了一条消息：天马全资子公司湖北长江新型显示产业创新中心有限公司（以下简称 “创新中心”）举行实验线首款产品点亮仪式。此次点亮的折叠屏集成了业界最先进的 CFOT 技术，相较现有折叠屏在功耗上有比较明显降低，厚度上省去偏光片，更适用于折叠类产品，能实现极致的弯折半径。 无偏光片结构AMOLED普及？还需要攻克成本和良率问题。
上面提到，无偏光片结构需要在已经做好的AMOLED屏幕上蒸镀一层彩膜，这一道工艺的对准，和防止形变，是良率和价格的关键影响因素。
要实现无偏光片结构，需要增加四五个光罩的投资，这四五个光罩就是问题的关键。从上图可以看到，彩膜上的滤光片和下面的像素必须对准，否则显示就会出现偏差，精度要求非常高。其次，目前无偏光片结构AMOLED屏幕都是基于薄膜封装，换句话说，塑料。而目前的光罩加工和材料大多采用高温工艺，因此需要采用低温光刻胶和低温加工工艺，即使是目前的低温工艺，温度也在90摄氏度，薄膜依然可能出现形变，导致最终良率下降。从三星Galaxy Fold 3来看，三星后面这两项技术已经达到量产出货标准了。
总结
AMOLED上的偏光片从某种意义上说，是AMOLED产业发展中的一道妥协，只是这一妥协就妥协了十多年，直到折叠屏技术下，需要千方百计的降低屏幕厚度。AMOLED无偏光片技术可以有效提升亮度、降低功耗、压缩厚度，但这项技术想要大规模应用，在制造工艺上还有不少难点。Galaxy Fold 3开了个好头，希望其他的屏幕厂商能尽快跟进。
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