器件选型-OLED液晶显示原理和选型

一、OLED的发展历史

OLED是英文OrganIC Light-EMItting Diode的缩写，翻译过来被称为有机发光二极管或有机发光显示器。OLED 技术的研究，起源于邓青云博士(Dr.Ching Wan Tang)，他出生于香港，于英属哥伦比亚大学得到化学理学士学位，于1975年在康奈尔大学获得物理化学博士学位。邓青云自1975年开始加入柯达公司Rochester实验室从事研究工作，在意外中发现OLED。1979年的一天晚上，他在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室，回到实验室后，他发现在黑暗中的一块做实验用的有机蓄电池在闪闪发光从而开始了对OLED的研究。到了1987年，同属柯达公司的汪根样博士和同事 Steven 成功地使用类似半导体 PN结的双层有机结构第一次作出了低电压、高效率的光发射器。1987年柯达公司推出了OLED双层器件，OLED才作为一种可商业化和性能优异的平板显示技术而引得人们的重视。目前，全球已经有100多家的研究单位和企业投入到OLED的研发和生产中，包括目前市场上的显示巨头，如三星，LG，飞利浦，索尼等公司。整体上讲，OLED的产业化目前已经开始，其中单色，多色和彩色器件已经达到批量生产水平，大尺寸全彩色器件目前尚处在研究开发阶段。2008年后，OLED技术越来越成熟，可以看到从那以后很多电子DIY爱好者也在自己的作品上使用上了OLED显示器。

二、OLED的显示原理

OLED显示屏结构

OLED器件的发光过程可分为：电子和空穴的注入、电子和空穴的传输、电子和空穴的再结合、激子的退激发光。具体为：

（1）电子和空穴的注入。处于阴极中的电子和阳极中的空穴在外加驱动电压的驱动下会向器件的发光层移动，在向器件发光层移动的过程中，若器件包含有电子注入层和空穴注入层，则电子和空穴首先需要克服阴极与电子注入层及阳极与空穴注入层之间的能级势垒，然后经由电子注入层和空穴注入层向器件的电子传输层和空穴传输层移动；电子注入层和空穴注入层可增大器件的效率和寿命。关于OLED器件电子注入的机制还在不断的研究当中，目前最常被使用的机制是穿隧效应和界面偶极机制。

（2）电子和空穴的传输。在外加驱动电压的驱动下，来自阴极的电子和阳极的空穴会分别移动到器件的电子传输层和空穴传输层，电子传输层和空穴传输层会分别将电子和空穴移动到器件发光层的界面处；与此同时，电子传输层和空穴传输层分别会将来自阳极的空穴和来自阴极的电子阻挡在器件发光层的界面处，使得器件发光层界面处的电子和空穴得以累积。

（3）电子和空穴的再结合。当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时，电子和空穴会进行再结合并在发光层产生激子。

（4）激子的退激发光。在发光层处产生的激子会使得器件发光层中的有机分子被活化，进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激发态，由于处于激发态的电子极其不稳定，其会向基态跃迁，在跃迁的过程中会有能量以光的形式被释放出来，进而实现了器件的发光。

OLED显示的过程

三、OLED的显示屏的特点

优势

1、相较于LED或LCD的晶体层，OLED的有机塑料层更薄、更轻而且更富于柔韧性。

2、OLED的发光层比较轻，因此它的基层可使用富于柔韧性的材料，而不会使用刚性材料。OLED基层为塑料材质，而LED和LCD则使用玻璃基层。

3、OLED比LED更亮，OLED有机层要比LED中与之对应的无机晶体层薄很多，因而OLED的导电层和发射层可以采用多层结构。此外，LED和LCD需要用玻璃作为支撑物，而玻璃会吸收一部分光线。OLED则无需使用玻璃。

4、OLED并不需要采用LCD中的逆光系统。LCD工作时会选择性地阻挡某些逆光区域，从而让图像显现出来，而OLED则是靠自身发光。因为OLED不需逆光系统，所以它们的耗电量小于LCD(LCD所耗电量中的大部分用于逆光系统)。这一点对于靠电池供电的设备(例如移动电话)来说，尤其重要。

5、OLED制造起来更加容易，还可制成较大的尺寸。OLED为塑胶材质，因此可以将其制作成大面积薄片状。而想要使用如此之多的晶体并把它们铺平，则要困难得多。

6、OLED的视野范围很广，可达170度左右。而LCD工作时要阻挡光线，因而在某些角度上存在天然的观测障碍。OLED自身能够发光，所以视域范围也要宽很多。

特点

（1）功耗低

与LCD相比，OLED不需要背光源，而背光源在LCD中是比较耗能的一部分，所以OLED是比较节能的。例如，24in的AMOLED模块功耗仅仅为440mw，而24in的多晶硅LCD模块达到了605mw。

（2）响应速度快

OLED技术与其他技术相比，其响应速度快，响应时间可以达到微秒级别。较高的响应速度更好的实现了运动的图像。根据有关的数据分析，其响应速度达到了液晶显示器响应速度的1000倍左右。

（3）较宽的视角

与其他显示相比，由于OLED是主动发光的，所以在很大视角范围内画面是不会显示失真的。其上下，左右的视角宽度超过170度。

（4）能实现高分辨率显示

大多高分辨率的OLED显示采用的是有源矩阵也就是AMOLED，它的发光层可以是吸纳26万真彩色的高分辨率，并且随着科学技术的发展，其分辨率在以后会得到更高的提升。

（5）宽温度特性

与LCD相比，OLED可以在很大的温度范围内进行工作，根据有关的技术分析，温度在-40摄氏度到80摄氏度都是可以正常运行的。这样就可以降低地域限制，在极寒地带也可以正常使用。

（6）OLED能够实现软屏

OLED可以在塑料、树脂等不同的柔性衬底材料上进行生产，将有机层蒸镀或涂布在塑料基衬上，就可以实现软屏。 [4]

（7）OLED成品的质量比较轻

与其他产品相比，OLED的质量比较小，厚度与LCD相比是比较小的，其抗震系数较高，能够适应较大的加速度，振动等比较恶劣的环境。

四、OLED显示屏产业链和主要供应商

目前，OLED产业上游市场仍然以日韩欧美厂商为主，市场集中在日本出光兴产、堡土谷化学、美国UDC公司以及一些韩国公司。

而在产业链中游领域，韩国处于相对主导地位，中国国内则是以京东方为代表的企业奋起直追。全球量产的OLED面板企业以三星、LGD、京东方等企业为主，三星是目前全球最大的中小型OLED屏幕生产商。随着中国在OLED手机面板领域的投资开始赶超三星和LGD，进入2018年后，三星和LGD都同时暂停了OLED手机面板的新增投资计划，基本上以保持现在产能规模为主。与此同时，在韩国三星与LG的中小尺寸RGBOLED产线投资停滞了近一年期间内，中国内地的投资脚步却并没有放缓。

OLED技术优势明显，下游应用面广泛，包括电视、手机、可穿戴设备、VR等，新一代显示OLED前景广阔，而中国目前是全球最大的OLED应用市场。

国内OLED的主要玩家，可以看到前10名都是做显示组装生产的，做基础研究和材料比较少。

凭借着OLED屏色域广、无需背光板和偏光片、固态结构可实现柔性化等特点，随着全面屏、窄边框及曲面屏趋势在智能手机领域的不断渗透，我国OLED面板企业在建产能进入密集投产期，对OLED材料的需求高速增长，国内OLED材料企业迎来发展机遇。中小尺寸屏方面，折叠屏手机预计2018-2019年将有产品发布，将打破手机和平板电脑之间的界限，引领下一轮电子产品消费升级。据中商产业研究院统计，2018年中国OLED行业市场需达到24100万片，预计到2022年有望达到47000万片

五、OLED显示屏技术发展展望

当前OLED器件的研发主要朝着大尺寸、柔性、透明等方向进行。OLED已经在逐渐取代LCD，成为低耗环保的新型显示设备。目前，OLED技术在小尺寸显示领域已经实现了商业化，并逐步向大尺寸显示领域进行市场化扩展。OLED结构简单，理论上制造成本低于LCD。但目前由于良率难以提高，价格一直居高不下；同时，对于柔性及可穿戴OLED器件而言，柔性基板、柔性TFT、ITO替代阳极及柔性封装技术上都还需要获得突破。这些原因都限制了OLED的大面积推广。然而，OLED制造技术正在不断成熟，产能不断提升，制造成本也获得大幅下降，OLED大规模应用的条件已经基本成熟。OLED作为智能产品的上游制造业已经备受关注，市场潜力非常大。我国企业必须把握好OLED产业，在新一代显示技术领域中占据有利位置。

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