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浅谈手机的新型显示屏OLED

来源: 发布日期:2018-11-30
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由于有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED) 由于同时具备自发光,不需背光源、对比度高、厚度…
浅谈手机的新型显示屏OLED

由于有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED) 由于同时具备自发光,不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性,被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术,因此目前全球有多家厂商投入研发,根据了解和估计,我国目前手机市场上采用OLED产品的手机共38款[单色OLED10 款,区域色15款,256色8款,全色3款](见表1),据本人得知目前国内手机设计公司正在着手研发的OLED手机,已有7款.再加上SKD/CKD的产品和国际品牌的产品。

预计到年底我国手机市场上会有50款OLED产品手机,风骚于我国手机市场(见表2)。同时在综合表3数据显示,OLED未来可望与STN-LCD及TFT-LCD技术抗衡,至此向大家介绍OLED的相关知识。

一、OLED发展历史

其依材料区分大致可分为小分子系及高分子系两种,小分子系是以染料及颜料为材料,称为OLED,在1987年由美国伊士曼柯达公司(Eastman Kodak Co.)的C.W.Tang[邓青云博士,出生于香港,毕业于台湾大学化学系]所发表,高分子系式以共轭性高分子为材料,则称为PLED(Polymer Light-emitting Diode)或LEP(Light-emitting Polymer Device),是由英国剑桥大学(Cambrige Univ.)所1990年提出。1992年剑桥成立显示技术公司CDT(Cambrige Display Technology),使PLED商业化.

二、OLED的发光原理

OLED的发光原理与L良莠不齐 小品牌质量多遭质疑ED相似,是利用外加偏压使电洞和电子分别由正、负极出发,并在有机发光层相遇而产生发光作用,其中阳极为ITO导电膜,阴极则含有Mg、Al、Li等金属,其基本结构如(图四)所示。而OLED发光的颜色取决于有机发光层的材料,故厂商可由改变发光层的材料而得到所需之颜色。也可以理解为主要发光原理是由电子与电洞结合而产生光,视材料的不同,电子与电洞所具的能阶也有差异,进而产生不同波长(即不同颜色)的光线。

三、OLED/Polymer OLED(高分子OLED)

OLED为自发光材料,不需用到背光板,同时视角广、画质均匀、反应速度快、较易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、制程简单、可制作成挠曲式面板,符合轻薄短小的原则,应用范围属于中小尺寸面板;但由于OLED驱动电压较高、因此在能量上使用的效益较差。而PLED由于不需经过薄膜制程及高价的真空装置,组件构造只有2层,较为简单,因此在投资成本上较OLED低很多;但由于PLED在色彩的表现上不如OLED佳,每个颜色衰减常数不同,必须对色彩偏差做补偿,同时频宽又大,发光色彩不易调整,因此产品的寿命亦较短暂,目前PLED主要应用范围以大尺寸面板为主。从产品的市场区隔来看,OLED 的市场利基要往高单价、高附加价值的产品发展,而PLED则往大量而低单价的产品发展。

四、无源OLED和有源OLED

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。

五、OLED彩色化方式

OLED以彩色化的方式区分可分为三种,一,"RGB三色发光结构"、二,"色变换结构[白光+彩色滤光片]",三,"彩色滤光膜[蓝光+色转换层]"等3种方式。由于3色发光结构运用独立发光材料RGB(红绿蓝)3色进行排列,具有发光效率佳的特性,不需再加上彩色滤光片或色彩变换层的薄膜,为目前投入厂商最普遍的使用方式;但由于3色法制程是采用屏蔽(shadow mask)蒸镀法,因此色彩的精细度较差。而色变换方式则是以蓝色发光材料进行发光,发光时中间隔上一层薄膜,因此发光效率不如3色发光方式佳。彩色滤光片则是以白光发光材料进行发光,中间加了一层彩色滤光片,因此发光效率亦不如3色发光方式佳,目前拥有白光技术的厂商并不多。

六、OLED与LCD技术的比较

七、手机采用OLED、TFT ,CSTN產品特性比較

八、OLED工艺說明

ITO面板[Array制造工艺]→ITO面板(形成有机膜)→OLED模块封装测试→OLED成品

因OLED构造简单,所以生产流程不似TFT-LCD制造工艺复杂,生产过程为有机材料、ITO面板(Array制造工艺)、ITO面板(形成有机模)、OLED模块封装测试。在Array制造工艺上,ITO面板清洁程度为OLED品质的关键因素的一,至此面板的清洗方式也成为各家厂商的商业机密,而OLED分子结构会影响成膜的完整性,若成膜不平整,将造成发光不均匀,适当的有机材料的选择,理所当然成为厂商研究发展与未来竞争利基所在。另外,在薄膜形成过程中化合物生成反应将产生副产品的杂质,会影响发光效率与产品寿命,因此制造工艺中适度的纯化是必要的。再者OLED器件的材料易受水气与氧气的影响,而使得器件劣化影响使用寿除特殊LED灯具外,普通LED灯具要避开在潮湿环境中使用,以免潮湿环境让内部的电子元器件受潮,缩短灯具使用寿命。命,因此镀膜后的封装过程中需隔除空气中水分,封装技术的成败直接影响器件的成败,封装技术可说是在整个制造工艺中相当重要的一环,目前尚未出现最佳的封装方式,虽然OLED生产流程较为简单,但在各个制造工艺阶段仍然面临不同的困难有待克服,因此OLED目前并无标准量产技术,厂商在制造工艺上仍有颇大的发展空间。

总结

OLED在副显示器中用得最多,目前,大约百分之二十的副显示器是使用OLED,在今后两年中,全色OLED将用于主,副显示器OLED,用得最多的将是分辨率96*64/96*96个像素的OLED显示器,这些分辨率比较低的产品使用无源矩阵[passive ]OLED技术,制造成本低,功耗小。无源矩阵OLED技术的上限是128行。超过128行时,需要使用有源矩阵[Active]OLED技术。这是因为,无源矩阵在寻址是,阴极总线的电流负载及功耗受到限制。 OLED全色技术虽然技术尚未成熟,但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数百家机构分别对行业内的佛山照明、奥拓电子、国星光电、大族激光、利亚德、联建光电、鸿利光电、华灿光电、茂硕电源等16家企业进行了近30场调研,LCD,将逐步会给OLED让出相当部分市场.

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