近年来，关于有源矩阵有机发光二极管（ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode,AMOLED）显示能否取代有源矩阵液晶显示（ActiveMatrixLiquidCrystalDisplay,AMLCD）成为下一代主流显示技术的争论甚嚣尘上，然而，至今没有定论。目前，AMLCD具有成熟的产业链，制造一台显示器的成本也在逐渐下降。然而，以三星为代表的韩国厂商正全面布局AMOLED技术在手机屏幕上的应用，其已将自己旗下的手机显示屏近七成换成了AMOLED屏幕，甚至停掉了自家的7代AMLCD手机面板生产线。为了推动AMOLED产业链的发展，三星还积极推动中国国产手机采用三星AMOLED屏幕。目前，OPPO、vivo、魅族、华为、中兴等国产手机已相继使用了三星提供的AMOLED触控一体化屏幕，AMOLED显示屏的出货量持续拉升。据悉，2016年下半年，三星将继续扩大其在AMOLED显示屏的投片规模，并为明年苹果iPhone8手机调试新的生产线。根据专业市调机构IHS预估，AMOLED占显示面板市场的份额在持续增加，目前出货量占比已达11%，2020年有望攀升至22%。此外，日本的Sharp和韩国的LG也在研究和推进中、大尺寸的AMOLED显示屏。Sharp在2012的显示领域重要会议SID上报道了其13.5-inch分辨率为4K2K的AMOLED显示屏；LG在2014年SID上报道和展示了其55-inch的全高清AMOLEDTV样机。
可以看出，目前AMOLED显示屏风头正劲，相比于AMLCD，AMOLED具有对比度更高、色域更宽、功耗更低、更轻薄、可视角更宽、响应速度更快、户外可读性更强等优点。下面将从技术原理角度对比介绍一下AMLCD与AMOLED的优缺点。
首先介绍一下AMLCD的发光原理。AMLCD是利用液晶的光电效应，通过薄膜晶体管（ThinFilmTransistor,TFT）电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰阶的一种平板显示技术。由于液晶材料本身并不发光，因此AMLCD是一种被动发光型显示，需要背光源。AMLCD的结构层如图1所示。背光模组产生白色背光，通过偏振片转换成震动方向统一的线偏光，之后再通过TFT及液晶分子层。根据TFT层产生的不同电压，液晶分子层会有不同的扭转角度，从而对线偏光进行极化，对震动方向进行扭转，然后通过滤波片产生不同的颜色，最后通过第二层偏振片（与第一层垂直），实现对光强的控制，最终通过红绿蓝三种不同颜色的光的强弱组合实现不同的颜色及灰阶。
图1AMLCD的结构示意图
与AMLCD不同，AMOLED属于自发光显示，不需要背光源，其发光部件为有机发光二极管（OrganicLightEmittingDiode,OLED）。通过控制红绿蓝OLED子像素的亮度就可以发出不同颜色的光，其发光亮度取决于流过OLED的电流大小，通过控制流过OLED的电流大小即可控制像素点的灰阶。图2显示了AMOLED显示屏的结构。由于AMOLED面板中减少了背光模组及第一个偏振片，因此AMOLED更轻薄。AMOLED显示屏的厚度大概是AMLCD的30%，采用AMOLED的手机因其极限超薄已被载入吉尼斯纪录。
图2AMOLED的结构图
相比于LCD，AMOLED具有更高的对比度。除了在重量上不占优势，由于采用了背光层，而且背光层不能够完全关闭，因此LCD屏幕还会有漏光现象存在，因此其对比度会受到影响。对于AMOLED显示屏，理论上，如果没有电流流过OLED，OLED的亮度可以为零，因此，其对比度很高。测试表明，AMOLED的对比度高达13000000:1，足够正确的表现图片的明暗，赋予生动的现实感，特别是在夜间拍摄，差异更为明显。此外，由于AMLCD需要经过两次偏振片，能量会减少，最大亮度比AMOLED小。图3对比显示了AMLCD与AMOLED的图片显示效果，可以看出AMOLED明亮部分更为鲜亮，黑暗部分更为细致。此外，AMOLED的亮度适中，不刺眼，可以最低亮度显示，在电影院、卧室等灯暗处看手机时不会因刺眼而疲劳，可以保护眼睛。
图3AMLCD与AMOLED的显示效果对比图
AMOLED的功耗更低。在AMOLED面板中，只有必要的像素发光，且OLED产生的光不需要经过滤光片，减少了不必要的光损失，因此功耗更低，效能更高，耗电节省约30%，因此可以减少手机充电的次数，一天一次充电即可，省去了需要随身携带充电宝的麻烦。
AMOLED的色域更宽。AMOLED的色域宽度大概是AMLCD的1.4倍，只有AMOLED才能够真实的表现大自然的颜色。虽然LCD采用的也是标准的RGB色阶，然而，AMOLED可以在更大范围内控制单个子像素，因此可以通过主色的混合生成更宽的色域。LCD厂商也在尝试让LCD屏幕看起来更加艳丽，以便在市场上与AMOLED竞争。然而，往往适得其反，破坏了色彩平衡。图4为AMOLED显示下大自然的颜色及与AMLCD色域的对比示意图。
图4AMOLED显示下大自然的颜色
AMOLED在户外强阳光反射下依然具有鲜明的画质，其高亮度和宽色域可以提高户外的可读性。图5对比显示了AMLCD与AMOLED在户外阳光下的色彩表现力及可读性。可以看出，AMOLED在强光下依然可以表现绚丽的自然。
图5LCD与AMOLED在强光下的色彩表现力
此外，由于AMOLED的发光器件是固态的OLED，其显示构成均为固态，因此可以方便的做成柔性显示，也可做成可穿戴及车载显示。三星和苹果也宣称最近会推出可折叠的手机，因此柔性AMOLED具有巨大的市场前景。然而，目前还没有成熟的技术团队和技术路线，其产业化仍需观望。
AMOLED显示屏幕并不是完美无缺的，其RGB像素寿命周期不同，因此，随着使用时间的增加，可能会出现色彩漂移的情况，而LCD则没有这样的问题。虽然，AMOLED在中小尺寸的手机、手表等领域有了一席之地，但在大尺寸的平板电脑和电视等领域的应用上仍然存在技术难题。这是因为，OLED是电流型器件，流过OLED的电流大小决定了亮度。然而，由于其驱动器件（TFT）及发光器件OLED在长时间的电应力下会存在漂移或空间的不匹配，导致在不同的时刻或不同的位置，相同的数据电压下，流过OLED的电流不同，这将会导致显示的不均匀，甚至产生显示错误。对于中小尺寸的AMOLED显示，目前三星和Sharp采用的是像素内补偿的方案，这样可以保证在TFT和OLED的电特性发生变化时，流过OLED的电流仍然可以几乎保持不变。然而，由于受驱动速度及大面积面板中TFT及OLED电特性在时间或空间的不均匀度会增加的影响，这种像素内补偿方案在大尺寸AMOLED显示中的补偿效果却不理想。目前，LG公司也提出了针对大尺寸AMOLED显示进行外围补偿的方案，也给出了55-inch的AMOLED显示样机，但受制造成本的影响，其量产仍需时日。LCD具有成熟的生产线，成本较低，AMOLED正处于市场化的转型阶段，各大面板厂是否肯花费大量金钱跟进技术及生产线，目前仍是未知之数。值得一提的是，由于近两年出现的量子点显示技术可以用来提高AMLCD中背光源的质量，这一点也被用在了高端的LCD显示面板中，使得AMLCD捍卫者们在这场无烟的战争中似乎又看到了胜利的曙光，AMLCD与AMOLED的较量也更加扑朔迷离。
目前，AMLCD和AMOLED各有优缺点，随着LCD技术的不断优化及AMOLED技术的不断完善，在高端手机上，LCD及AMOLED之间的差距会减少。不过，AMOLED屏幕在功耗、厚度及显示效果上的优势正逐步凸显，并且成本也在逐渐下降，因此更有可能成为手机显示屏幕的未来。然而，大尺寸和柔性显示在技术上还有很多问题需要解决，其市场化路途遥远，AMOLED是否会最终取代AMLCD仍有待商榷，也需要经过市场的重重考验。
编著语：编著语:北京大学深圳研究生院信息工程学院为更多有志于向信息显示技术方向转型的高级技术人才提供一个专门的学科平台——（信息显示技术专业在职研究生班http://www2.pkuece.cn），该班面向社会招生，2016年招生持续进行中。
王翠翠
2016-09-18 14:59
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