OLED 显示技术,这名字听起来有点高科技,但它其实是现代智能手机、电视里最常见的光源之一。说到这玩意儿,很多人可能就会好奇:它发光,是不是就像液晶屏(LCD)一样,也得费劲巴拉地用一片叫“偏光片”的东西来控制光线?
答案是:OLED 原则上不需要偏光片。
这可不是瞎说,这背后有它自己的发光原理在作祟。咱们来掰扯掰扯。
先来说说 LCD 为什么离不开偏光片
理解 OLED,先得知道 LCD 怎么工作。LCD 屏,简单说,就是用一堆小小的液晶分子挡住或者放行背光源发出的光。
1. 背光源: LCD 屏幕的背面有个背光模组,它会发出白光。这光很“随意”,朝四面八方散射。
2. 第一个偏光片(极化器): 为了让光线变得“有方向”,LCD 屏幕的第一层会放一个偏光片。这个偏光片就像一道“有门槛的栅栏”,只允许特定方向振动的光通过。其他方向的光,就被挡住了。
3. 液晶层: 接下来是液晶分子。这些小家伙很神奇,它们可以被电信号控制,改变自己排列的方向。当光线穿过液晶层时,液晶分子的扭转会让光的偏振方向也跟着扭转。
4. 第二个偏光片(分析器): 最后,屏幕前面还有一个偏光片。这个偏光片的偏振方向,通常和第一个偏光片是互相垂直的。
显示白色时: 液晶分子不扭转(或者扭转角度很小),光的偏振方向不变。当光到达第二个偏光片时,由于两个偏光片的偏振方向是垂直的,大部分光会被挡住,但如果液晶分子也恰好让光线旋转90度,那么光就能顺利通过。(这里有个小误区,通常显示白色是让光通过,所以液晶分子的排布是让光通过第二个偏光片,这需要第一个和第二个偏光片是同向或呈一定角度,具体取决于设计,但核心是液晶控制光的偏振状态。)
显示黑色时: 液晶分子会极度扭转,让光的偏振方向旋转90度。这样,当光遇到第二个偏光片时,它的偏振方向已经和第二个偏光片的偏振方向垂直,所以大部分光都会被第二个偏光片挡住,屏幕看起来就是黑的。
所以,LCD 必须有两片偏光片,一片用来“筛选”背光,另一片用来“读取”液晶分子对光线的“操控”。没有它们,LCD 屏幕就是一团散射的白光,啥也显示不出来。
OLED 的“自我发光”优势
现在轮到 OLED 了。OLED 和 LCD 的根本区别在于,OLED 不需要背光源。它本身就能发光,而且是“像素级”发光。
OLED 的发光原理,是利用有机化合物在电流的驱动下,通过“电致发光”的效应来发光。简单来说,就是给有机材料通电,它自己就亮起来了。
1. 自发光像素: 每一个像素点,本身就是一个微小的发光体。你想让它发什么颜色(红、绿、蓝),就用相应的有机材料;想让它亮还是暗,就控制流过它的电流大小。
2. 无需偏振控制: 因为 OLED 的光是它自己“产生”的,而不是“过滤”出来的,所以它发出来的光,本身就是一种“非偏振光”或者说,它发光的机制并不依赖于控制光的偏振状态。
那为什么 OLED 最终还是会加上偏光片?(虽然是“原则上不需要”)
听起来 OLED 这么厉害,是不是就可以把偏光片这个累赘去掉,让屏幕更轻薄、更省电了?理论上是这样。但实际上,很多 OLED 屏幕(尤其是早期的和一些户外使用的)还是会加上偏光片。这又是为什么呢?
主要有以下几个原因:
消除外部环境光反射(最主要原因): 这是 OLED 屏幕加上偏光片最核心的功能。OLED 像素自己发出的光是朝各个方向辐射的,但它本身并不需要偏振。然而,我们平时使用的屏幕,会受到周围环境光的干扰,比如室内灯光、阳光等。这些外部光线照射到屏幕表面(尤其是一些反光材料层),会产生反射。如果屏幕本身不加偏光片,这些反射的外部光线就会混合到 OLED 自己发出的光里,导致屏幕整体亮度下降,尤其是黑色画面,会被反射的白光“冲淡”,看起来灰蒙蒙的,对比度也大打折扣。
偏光片的作用: 加上一个偏光片(通常是与屏幕内部某些元件的偏振方向匹配的,或者为了抑制特定方向的反射),可以有效地滤掉大部分从某个特定方向(通常是垂直于屏幕的,最影响视觉体验的)反射过来的环境光。这样一来,即使是显示黑色,也能保持真正的漆黑,大大提高了屏幕的对比度和画面纯净度。
可视为“屏幕外衣”: 这么看,这个偏光片更像是一个“防反光”的罩子,而不是控制 OLED 发光本身的“核心部件”。
部分提高漏光控制(辅助): 虽然 OLED 本身是像素级控制,理论上没有漏光。但如果生产工艺不是那么完美,或者为了更精确地控制每个像素的亮度,一些设计可能会通过某种方式(非通过偏振控制)来加强“遮光”效果。不过,这相比于 LCD 的漏光控制,已经简化太多了。
早期技术的考虑: 在 OLED 技术发展的早期,为了达到更好的显示效果和良率,一些设计可能也沿用了 LCD 上的一些成熟的材料和结构理念,包括偏光片。
现代 OLED 的趋势:无偏光片(或低偏光片)设计
随着 OLED 材料和制造工艺的不断进步,尤其是为了应对智能手机等需要更轻薄、更省电、屏幕素质更高的产品需求,“无偏光片”设计 (PolarizerFree, POLFree) 或者“部分偏光片”设计 (Circular Polarizer, CPL) 越来越普遍。
无偏光片设计: 这种设计通过优化 OLED 的材料堆叠结构,以及使用新的抗反射涂层技术,来最大限度地减少外部环境光的反射,从而可以直接省去偏光片。这使得屏幕更薄,功耗更低,亮度更高,也使得“真黑”效果更加纯粹。
低偏光片设计(如 CPL): 有些技术可能会使用一种叫做“圆偏振片”(Circular Polarizer)的特殊偏光片。它可以在抑制反射的同时,对 OLED 发出的光影响相对较小,或者说,它主要用于抑制一个特定方向的反射,而对 OLED 自发光的损失影响较小。
总结一下:
OLED 的发光原理是“自发光”,不依赖于控制光的偏振状态,所以“原则上”不需要偏光片来控制发光。
大多数 OLED 屏幕(尤其是有一定历史的)之所以会加上偏光片,主要是为了“防反射”,抑制外部环境光对画面清晰度和对比度的影响。
随着技术发展,越来越多的 OLED 屏幕正在向“无偏光片”设计迈进,以获得更好的性能和用户体验。
所以,下次你看到 OLED 屏幕,可以想想,它本身是靠有机材料自己发光,而那片偏光片,更像是给它穿上了一件“防晒衣”,让它在阳光下也能保持清晰。