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什么是OLED?

发布时间:2021-09-18 阅读:

【原标题】新一代显示技术——OLED

随着照明技术的不断发展,LED目前正在以势不可挡的速度渗入到人类生活的方方面面,近年来,更是迎来LED的大爆发。但最近,另一个名词——OLED,也在大家身边开始频繁的出现。那么,到底什么是OLED呢?

OLED是一种由有机分子薄片组成的固态设备,施加电压之后就能发光。OLED能让电子设备产生更明亮、更清晰的图像,其耗电量小于传统的发光二极管(LED),也小于当今人们使用的液晶显示器(LCD)。

在本文中,您将了解到OLED技术的工作原理,OLED有哪些类型,OLED同其他发光技术相比的优势与不足,以及OLED需要克服的一些问题,并向大家展示一些目前市场上应用OLED的产品。

类似于LED,OLED是一种固态半导体设备,其厚度为100-500纳米,比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成;依照最新的OLED设计,第三层可协助电子从阴极转移到发射层。本文主要涉及的是双层设计模型。

一、OLED的优势

相对于传统显示器及照明领域的设备,OLED具有以下等优点。

1、超薄。厚度可以小于1毫米,仅为LCD屏幕的1/3,并且重量也更轻;

2、抗震耐用。固态机构,没有液体物质,因此抗震性能更好,不怕摔;

3、可视角度大。几乎没有可视角度的问题,很大的视角下观看,画面仍然不失真;

4、成本低。制造工艺简单,成本更低;

5、响应速度快。响应时间为μs量级,显示运动画面绝对不会有拖影的现象;

6、工作温度范围宽。可工作于-40~75℃;

7、可弯曲。能够在不同材质的基板上制造,可以做成能弯曲的柔软显示器。

图1 OLED柔性及透明显示屏展示

二、OLED的结构

OLED由以下各部分组成:

基层(透明塑料,玻璃,金属箔)--基层用来支撑整个OLED.

阳极(透明)--阳极在电流流过设备时消除电子(增加电子“空穴”)。

有机层--有机层由有机物分子或有机聚合物构成。

导电层--该层由有机塑料分子构成,这些分子传输由阳极而来的“空穴”.可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。

发射层--该层由有机塑料分子(不同于导电层)构成,这些分子传输从阴极而来的电子;发光过程在这一层进行。可采用聚芴作为发射层聚合物。

阴极(可以是透明的,也可以不透明,视OLED类型而定)--当设备内有电流流通时,阴极会将电子注入电路。

图2 OLED结构示意图

三、OLED的制造

OLED生产过程中最重要的一环是将有机层敷涂到基层上。完成这一工作,有三种方法:

1、真空沉积或真空热蒸发(VTE)

位于真空腔体内的有机物分子会被轻微加热(蒸发),然后这些分子以薄膜的形式凝聚在温度较低的基层上。这一方法成本很高,而且效率较低。

2、有机气相沉积(OVPD)

在一个低压热壁反应腔内,载气将蒸发的有机物分子运送到低温基层上,然后有机物分子会凝聚成薄膜状。使用载气能提高效率,并降低OLED的造价。

3、喷墨打印

利用喷墨技术可将OLED喷洒到基层上,就像打印时墨水被喷洒到纸张上那样。喷墨技术大大降低了OLED的生产成本,还能将OLED打印到表面积非常大的薄膜上,用以生产大型显示器,例如80英寸大屏幕电视或电子看板。

四、OLED的发光过程

OLED发光的方式类似于LED,需经历一个称为电光转换的过程。

具体过程如下:

1、OLED设备的电池或电源会在OLED两端施加一个电压。

2、电子和空穴分别由阴极和阳极注入OLED设备。

3、注入的电子和空穴在外加电压的作用下向器件内部移动。

4、在发射层和传导层的交界处或者发光层,电子会与空穴结合,形成激子。

5、激子复合发光,并发射到器件外部。

6、光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片OLED上放置几种有机薄膜,这样就能构成彩色显示器。

7、光的亮度或强度取决于施加电流的大小。电流越大,光的亮度就越高。

五、OLED的分类

OLED 以驱动方式可分为无源驱动(Passive Matrix;PMOLED)与有源驱动(Active Matrix;AMOLED)两种,OLED的驱动方式是属于电流驱动。无源方式的构造较于简单,驱动视电流决定灰阶,应用在小尺寸产品上的分辨率及画质 表现还算不错,但若要往大尺寸应用产品发展,恐怕会提高消耗电量、寿命降低的问题发生。最好的对应的则是采用有源驱动方式,因为有源的电流整流性较无源方 式佳,不易产生漏电现象,同时使用在低温多晶硅(Poly-si)TFT技术时,电流可以产生阻抗较低的小型TFT,符合大尺寸、大画面OLED显示器的需求。

PMOLED具有阴极带、有机层以及阳极带。阳极带与阴极带相互垂直。阴极与阳极的交叉点形成像素,也就是发光的部位。外部电路向选取的阴极带与阳极带施加电流,从而决定哪些像素发光,哪些不发光。此外,每个像素的亮度与施加电流的大小成正比。

PMOLED易于制造,但其耗电量大于其他类型的OLED,这主要是因为它需要外部电路的缘故。PMOLED用来显示文本和图标时效率最高,适于制作小屏幕(对角线2-3英寸),例如人们在移动电话、掌上型电脑以及MP3播放器上经常能见到的那种。即便存在一个外部电路,被动矩阵OLED的耗电量还是要小于这些设备当前采用的LCD。

而AMOLED在技术上的优势几乎是传统LCD难以企及的。

1.对比传统LCD,AMOLED屏幕非常薄,并且可以在屏幕中集成触摸层,做超薄机更有优势。

2.高分辨率AMOLED采用pentile排列,不像传统LCD那样一个像素点等于红绿蓝三个亚像素的合集,而是一个像素=1绿0.5(蓝 红) ,大幅强调绿色,使画面看起来更鲜艳。

3.AMOLED自发光,单个像素在显示黑色时下不工作,显示深色时低功耗。所以AMOLED在深色下省电,并且具有传统LCD几百倍的对比度,还不会漏光。

4.AMOLED具有一定的柔韧性,比起玻璃基板的LCD屏幕不宜损坏。

5.AMOLED和SUPER AMOLED的色域都非常广。

PMOLED与AMOLED各性能对比:

1.特色:

PMOLED(瞬间注入强大电流而睡意高亮度发光 ;面板外接驱动IC ;扫描线逐步扫描)

AMOLED(每个像素可独立动作并连续驱动,搭配TFT驱动电路连贯发光,全彩显示; TFT驱动电路 ;资料逐步写入扫描 ;在TFT基板上形成OLED像素)

2. 显示性能:

PMOLED(单色或多色(全彩也可)

AMOLED(全彩)

3.相对优点:

PMOLED(组成结构简单 ;不iheyTFT工艺,厚板易清洗,易更改设计; 材料和生产成本低; 技术门槛低; 灰阶容易控制)

AMOLED(适合大尺寸,高分辨率发展 ;亮度容易提高 ;发光寿命长 ;响应速度快)

4.相对缺点:

PMOLED(不适合大尺寸,高分辨率; 耗电量大; 发光效率与寿命差)

AMOLED(技术门槛高,需搭配LTPS或α-Si TFT-LCD技术; 材料生产成本高)

5.应用领域:

PMOLED(照明、8英寸以下单色、多彩及全彩显示器,目标市场为车用音响显示器、手机、PDA、游戏机等音色或多彩中小型显示器,企图抢占TN/STN既有的市场)

AMOLED(8英寸以上全彩显示器及移动显示领域(手机,平板等))

六、OLED产品展示

据市调Display Search的预估数字,到2020年时,OLED产业的营收规模有机会上看350亿美元,可挠式OLED面板率先应用于手机产品,目前平板电脑也导入,韩系三星电子、LG电子( Electronics)也推出了大尺寸OLED电视。

图 3 已经上市LG品牌的超薄OLED电视及国产OLED长虹105Q1C(售价100万)

不过,现阶段OLED 电视的发展并不顺遂。由于平面电视已进入成熟期,价格竞争激烈,不管是消费者或电视品牌业者,对于产品价格都非常敏感,然而OLED有机材料寿命不长,加 上制程复杂,导致生产成本相当高,良率也不容易提升。现今电视市场掀起4K(解析度3,840x2,160)风潮,TFT LCD产业链相对成熟,能够提供电视厂商具有成本竞争力与高解析表现的4K UHD电视面板。短期内,业界人士认为OLED面板仍会先以小尺寸的行动装置市场为主力,导入电视、照明等应用,还需要时间发酵。

七、总结

OLED显示技术具体LCD及LED无可比拟的优势,但是依然存在相当多的问题。虽然在手机及电视等显示领域及照明领域已有大量产品销售,但OLED全色技术虽然技术尚未成熟。随着全球厂商投入研发的力度不短增加下,OLED技术将会愈来愈成熟,而目前风骚于手机及便携式产品的LCD,将逐步会给OLED让出相当部分市场。

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