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浅谈手机的新型显示屏OLED

导读: 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

   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-LCDTFT-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LED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LCD,将逐步会给OLED让出相当部分市场.

   OLED: Organic Light-Emitting Diode 有机电致发光二极管

   ITO: indium tin oxid [铟锡氧化物]

   Passive Matrix: PMOLED [无源矩阵又称被动驱动OLED]

   Active Matrix;AMOLED [有源矩阵又称主动驱动OLED]

   LTPS: Low Temperature Poly Silicon 低温多晶硅薄膜晶体管

   SKD: Semi Knock-down 半散装件

   CKD: complete knock-down 全散装件

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