[OLED专题] OLED介绍及技术

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发表于 2017-9-28 10:01:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)又称为有机电激光显示、有机发光LED照明。由美籍华裔教授邓青云(Ching W. Tang)于1979年在实验室中发现。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。
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OLED显示技术广泛的运用于手机、数码摄像机、DVD机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、汽车音响和电视。OLED显示器很薄很轻,因为它不使用背光。OLED显示器还有一个最大为160度的宽屏视角,其工作电压为二到十伏特(volt,用V来表示)。
基于OLED的新技术有软性有机发光显示技术(Flexible OLED,FOLED),这项技术有可能在将来使得高度可携带、折叠的显示技术变为可能。

首先,要了解蒸镀技术,这得从OLED的结构讲起。如下图所示,典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料,ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极电极加电压,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇复合,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。
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OLED结构原理图
当然了,具体到整块面板,结构也就复杂很多,包括次像素间需要隔离柱、绝缘层之类。AMOLED则还有TFT backplane这种控制每个像素开关的东西。
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OLED像素结构示意图
简单来说,蒸镀就是真空中通过电流加热,电子束轰击加热和激光加热等方法,使被蒸材料蒸发成原子或分子,它们随即以较大的自由程作直线运动,碰撞基片表面而凝结,形成薄膜。
蒸镀技术制造OLED面板的核心设备是蒸镀机,而这个设备在面板制造企业的上游,主要供应商是佳能旗下一间名为Canon Tokki的企业.随着全球 OLED市场的风起云涌,Tokki公司不断投入开发产能,但是仍然难以满足客户的需要。据说,Tokki一年的蒸镀机产能也就区区几台而已,如LG Display这样的大客户也不得不因为蒸镀机数量有限而无奈的失去苹果订单。
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PMOLED的典型工艺流程
(备注:PMOLED也属于OLED,但结构比AMOLED简单,没有TFT。)
印刷技术
OLED屏幕每个像素“灯泡”除了是蒸上去的,还可以选择“印”出来。用喷墨打印机来举个例子,喷墨打印机是把墨水喷到纸上,从而呈现出文稿或图片。而印刷显示是使用印刷方式制作显示器的有机材料膜层,是一种工艺方法。实现了印刷显示后,可以印刷不同面板,如果“喷”的是OLED材料,那就是OLED面板;“喷”的是量子点材料,那就是量子点显示面板。印刷OLED,简单说,就是通过喷墨印刷设备上的多个印刷喷头,将不同颜色的聚合物发光材料溶液精确的沉积在ITO玻璃基板的隔离柱槽中,溶剂挥发后会形成100纳米左右厚度的薄层,构成可发光的像素。
为什么说印刷显示技术是下一代显示革命?真空蒸镀工艺,受限于设备与技术,很难制作大尺寸精细金属掩模板,导致该工艺无法应用在大尺寸面板的制造上。蒸镀过程中, 有机材料气体无差别沉积在玻璃基板上,导致材料利用率低。也许由于不需要真空蒸镀腔体、不需要精密金属掩模板、不需要彩色滤光片等等,松下在2013年的CES展会上,展示了一种采用自主研发“印刷”工艺的、而且据他们自己说是当时全球最大4K OLED电视(56寸)。
印刷OLED有哪些优势足以挑战相对成熟的蒸镀技术呢?首先就是成本低廉,在OLED面板的原材料使用上,印刷OLED就比蒸镀技术节省90%;印刷OLED技术可以有效提升成品的寿命;喷墨打印的制程要比蒸镀制程更容易适应大基板的切割的需要,这更利于高代线处理大尺寸基板的趋势。
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印刷OLED实现技术示意图
据业界人士的介绍称,印刷OLED最大的瓶颈在于每一个微小印刷点之间的差异性控制(减小像素间的差异),以及对于极小亚像素单位印刷的设备研发(提升设备精度)。前者是整个印刷显示行业的关键瓶颈,后者则主要是对于中小尺寸显示产品而言的问题。或者说,对于印刷OLED,油墨稳定性不是最终的大问题,设备精度和稳定性才是真正的考验。这个问题恰恰必须在建立示范性生产线后才能真正从工程上解决。
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OLED屏幕颜色三种实现方案
上面提到的这种高端大气上档次的“蒸镀”法,主要应用于RGB三色排列的典型OLED屏幕。三星的诸多OLED电视产品都是基于这种方法蒸镀出来的,效果很不错,三原色都非常纯粹,但成本非常高昂。这类蒸镀所用的技术叫FMM,精细金属掩模板,就是蒸镀的时候为了区分像素,盖个掩膜,所以对齐的问题,以及掩膜材料本身都会成为技术难点。
实际上,人类为了控制成本,OLED电视不止上述一种,有一类蓝光+色变换层:这种方案只需要蒸镀蓝光OLED元件,经过变换层将光转为RGB三色,这类技术受到色彩转换器开发难度的限制,并未被大规模采用。
还有一类OLED电视是白光+三种彩色滤光片,原理上和LCD液晶面板有些类似,以白色为背光,再加彩色滤光片—这种方式在成本上显然就低了很多,LG就曾以这种方案生产OLED电视,白光OLED +彩色滤光片也一度被认为是OLED进一步实现低成本的方案。只不过加上滤光片,透光率光色纯度都更成问题,所以亮度、对比度、色彩、节能表现理论上都不及RGB OLED。



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 楼主| 发表于 2017-9-28 10:07:25 | 显示全部楼层

被称为下一代显示技术的OLED有机发光二极管、AMOLED主动矩阵有机发光二极管得到了包括三星电子,三星SDI,LG飞利浦在内的高度重视。简单的说就是OLED技术包括PMOLED和AMOLED,PMOLED不需TFT背板(与液晶的背板不同),但尺寸不能做的很大;AMOLED尺寸可以做的很大。PMOLED主要存在于早期的双屏手机上,用于小的外屏,目前的手机电视都用了AMOLED技术。

AMOLED

虽然LED在日常生活中也比较常见,但是在屏幕中,每个LED的尺寸都非常之小,并且被分成了红绿蓝三个子像素群,然后再形成不一样的颜色,而子像素的排列方式也会影响到整个显示效果。而AMOLED中的O则代表Organic,也就是“有机”,简单地说,就是在正负极之间时间使用了一系列的有机薄膜材料,从而达到发光的目的。

AM代表AcTIve Matrix,是相对于Passive Matrix而言的,是指每个OLED像素的驱动方式。在Passive Matrix中,每个像素的控制是通过一个复杂的电极网络来实现的,从而实现某个像素的充放电,总体来说,Passive Matrix的控制方式相对速度较慢,控制精度也稍低。而与Passive Matrix不同,AcTIve Matrix则是在每个LED上都加装了TFT和电容层,这样在某一行某一列通电激活相交的那个像素时,像素中的电容层能够在两次刷新之间保持充电状态,从而实现更快速和更精确的像素发光控制。

OLED

有机发光二极管又称为有机电激光显示、有机发光半导体。与液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)是不同类型的发光原理。OLED由美籍华裔教授邓青云(Ching W. Tang)1983年在实验室中发现,由此展开了对OLED的研究。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。OLED屏幕的主要优势在于像素的高度可控性,每个像素都可以进行独立的开关,从而实现更纯净的黑色以及更高的对比度。此外,在显示画面时关闭不需要的像素也可以降低功耗。与此同时,由于屏幕模组内部层数较少,因此透光率也更好,有利于实现更高的亮度以及更广的可视角度。

一文剖析OLED和AMOLED二极管异同

OLED屏幕可以做得非常薄,非常适合手机这样的移动设备。此外,由于少了硬质的背光层以及随着柔性塑料基底的成熟,OLED在柔性屏幕上也具有很大的优势,给未来移动设备甚至是可穿戴设备在形态上创造了更多的可能。

两者的区别

AMOLED属于OLED,但是反过来就不是了。简单的说就是OLED技术包括PMOLED和AMOLED,PMOLED不需TFT背板(与液晶的背板不同),但尺寸不能做的很大;AMOLED尺寸可以做的很大。PMOLED主要存在于早期的双屏手机上,用于小的外屏,目前的手机电视都用了AMOLED技术。

OLED,就是有机发光二级管,它的发光材料是有机发光材料,是相对于LED发光二级管而言的。OLED只要在正负极加上正确的电压,就会发光,和电灯泡是一样的,给它加上信号,他就工作了。

AMOLED是有源的有机发光二级管,它工作不光需要加信号,还需额外供给点源,使二级管达到工作状态,这时给出亮或不亮的信号,它才会点亮或关闭。打个不不恰当的比方,它的工作就像电视机一样,你给它接了有线信号,但看不了,只有给了电才能看。但只给电,不给有线信号,也是没节目可看的。

从结构上来看,OLED基本上是二级管,AMOLED就是三级管或者多个三极管共同驱动一个发光点。

OLED还有PMOLED“被动距阵有机发光二极管板面”。一个是主动发光控制,一个是被动发光控制。我们手机一般指的是AMOLED。所谓OLED就是在屏幕的玻璃基板上涂上一层能导电发光的有机材料(这材料很贵的说),然后AMOLED就是在OLED面板上加上了AM技术,主动控制。


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 楼主| 发表于 2017-9-28 10:09:55 | 显示全部楼层
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