未来之书,深入浅出分析OLED显示技术
今天LCD已经逐渐走近千家万户,然而,在显示产品领域历经了一场又一场的波澜壮阔的革命之后,我们未来在显示产品上又将会迎接什么样的技术革新,给我们带来什么样的惊喜呢?这就是下文即将谈到的下一代的平板显示器,OLED显示技术。
OLED即英文Organic Light Emitting Diode的缩写,中文译作有机发光二极管。自2003年开始正式有厂家把OLED技术应用在数码相机、手机等数字产品的显示屏幕上。这也能看出OLED在移动产品上正在赶超LCD的产品。
OLED是当前平板显示器业界的新宠儿,很多公司都正在对此进行研发,并努力将该技术推向市场。这与它所具有的优势是分不开的,就以OLED跟现在的LCD屏幕比较起来,我们可以发现OLED确实存在诸多的优点:
由于OLED的厚度很薄,所以它的物理特性非常柔软
柯达的OLED显示屏
OLED不存在视角问题,不像现在的LCD屏幕,会有严重的水平和垂直的视角失真。由于OLED所具有的主动发光的特性,属于发射型的设计,视角一般都可以达到180°的极限。
● 成本,比LCD至少节省20%
在重量方面,OLED的设计重量还要比LCD轻得多,因为在制造工艺上,OLED所需材料很少,它只有一个底层,制造工艺也相对简单,只需要86道工序,而LCD却要上200道,它对材料和工艺的要求都比LCD减少约1/3,成本将会更加低。据估计OLED量产时的成本要比LCD至少节省20%,这也是将来在显示屏生产中,现有的LCD技术会被OLED技术所取代,在生产成本和产品性能上的优势奠定了优厚的基础。
● 缺憾,“短命”的OLED
今天在不少数码产品上,我们可以看到咱这种单色的
可显示16级灰阶的OLED屏幕
那么OLED技术到底是什么时候出现的呢?其实早在1987年,就已经有人开始对OLED进行研究。这是受聘了Kodak公司的汪根样博士无意间发现的有机蓄电池所产生的发光现象,并从此开始了关于OLED的研究,为OLED技术迈出了第一步。作为出生在香港的汪根样博士不愧是我们中国人的骄傲。后来汪根样继续研究发现:在小分子有机材料中,它们与金属半导体类似,可以在电场的作用下产生发光现象,而且这些小分子的有机材料的电光转换效率非常高。在电路控制下,OLED能快速地点亮和熄灭,每秒可操作60次,亮度很高,工作电压却非常之低。
与此同时,在英国剑桥大学攻读博士的Jeremy Burroughes也在一年之后证明,大分子的聚合物也有场致发光效应。之后,Jeremy便与他的导师一起创建了剑桥显示技术公司,同样走上了研究OLED的道路,开辟了与Kodak公司截然不同的OLED研发路子。
OLED所具备的优异性能跟它的特殊结构的关系是密不可分的,在OLED显示屏中,每个OLED单元犹如一块多层的夹心饼干,其中的发光材料就是夹在每个单元的中间,好比是饼干中的馅料,每个单元都能受控地产生3种不同颜色的光,它的结构如图所示。
OLED技术除了用于我们日常熟悉的桌面计算机系统中之外,它的另一个应用就是用在微型显示器上,这里所说的微显示器(Microdisplay)一般是指3.3cm以下的显示器,它目前主要分为LCD和OLED两大类。
微型显示是针对一些小的移动设备,小得能装在衣服口袋里,同时,如果使用这种小巧的OLED屏幕来欣赏大屏幕的DVD影片时,也无须担心它的显示面积过于狭小,只要给这类微显示器配上一副虚拟的光学系统就可以迎刃而解了。
根据美国Standard Resouree资料显示,2001年全球OLED销售金额仅300万美元,但到2002年达2.1亿美元,增长近70倍。OLED不需背光源、省电、亮度更高、成本更低的特点,也令OLED所具有的有机发光技术吸引了更多的厂商注意。
未来厂商的目标是进军大面积OLED的市场,这样将会造成液晶电视与等离子的市场地位的下滑。预计到了2005年,OLED大屏幕显示器的成功研发潮必将引发显示产品的激烈市场竞争。不过,现阶段很多TFT-LCD厂家都开始了两手准备的市场策略,希望进一步考虑将产品分为两条战线,一条是继续生产LCD并发展到LCD-TV和液晶投影设备上,而另外一条线就是开始涉足OLED领域,当市场步入成熟后就全面发力扩大产能,而不至于被竞争对手分食整个显示市场。
虽然现今LCD显示屏具有低辐射、环保健康和低能耗等诸多优点,但面对它自身的响应时间较慢、视角范围小、色彩亮度低的缺点也限制了部分专业用途的用户去使用LCD。不过,以上制约着平板显示屏的技术瓶颈也将会被下一代的OLED显示技术所打破,从OLED的低能耗、高亮度,反应时间短以及没有视角限制等优异特性来看,OLED毋庸置疑将是下一代的平板显示设备的新星,为我们的显示新视野展开崭新的一页。
“PEG-VZ90”手持设备所采用的OLED屏幕
这种新型3.8英寸(或9.7厘米)显示屏只有2.14毫米厚,它能够使用户在 VZ90这样的移动产品上享受到各种高质量影像,比如电视节目和数字图象,而不会使用户的视觉感受打折扣。
索尼OLED设备技术指标:
索尼 OLED显示设备 | 参考:同等级的LCD设备 | |
尺寸 | 9.7 厘米 (3.8英寸) | (相同) |
分辨率 | 480xRGBx320 (HVGA) | (相同) |
点距 | 56微米×168微米 | (相同) |
亮度 | 150cd /m2 | 55 cd /m2 |
对比度 | 1000 : 1 | 100 : 1 |
色彩 | 262, 144 色 | (相同) |
响应时间 | 0.01毫秒 | 16毫秒 |
观测角度 | 垂直: 约180度 水平:约180度 | 垂直:约130度 水平:约125度 |
OLED由于先天不足而无法满足大屏幕输出的需求。不过这种情况即将被改变,三星在今年1月已经研制出了全球最大的电视机用OLED显示面板。
三星给出了这款产品的技术指标:
·尺寸:21英寸
·分辨率:1920×1200
·亮度:1000nits
·对比度:5000:1
据三星电子称,该款OLED显示面板的尺寸为21英寸(53.34厘米),在亮度、薄度和节能方面均优于当前的LCD显示面板。
三星公司还表示,该款OLED显示面板不但可用于高清晰电视机的屏幕,还可以作为计算机显示器使用。而且,这种显示面板还可以在当前的LCD生产线上实现量产。
三星LCD研发中心副总裁Jun-Hyung Souk表示:“这款OLED显示面板的问世表明三星公司已经走在该市场的最前沿,同时也将成为大尺寸OLED电视市场的领头羊。”
三洋电机和柯达联合开发出了一种耗电量比原来减小一半左右、色度对视角依赖性更小的2.16英寸彩色OLED面板,它以230cd/m2的亮度显示图像时耗电量仅为200mW~300mW。
为了降低耗电量,每个像素在RGB三个子像素的基础上追加了一个白色(W)子像素,也就是说由总计4个子像素构成一个像素。使用时则是将3种子像素结合起来进行色彩显示,这样一来在这些子像素中就一定会用到W子像素。也就是说以GBW、BRW、RGW这样的组合方式来使用。W子像素的发光效率高达12.5cd/A,分别约为R的5倍、G的2倍、B的11倍,所以与只使用RGB相比,电源利用效率就得到了提高。
精工爱普生展出了色彩表现性更高的最新OLED面板。一般来讲,OLED面板的色彩表现性提高以后,寿命会缩短。而此次通过对材料、元件结构,以及光线照射方法进行全面改进,从而在维持原寿命的基础上扩大了色彩表现范围。该公司没有公布色彩表现范围的具体数字,不过与原有色彩表现性的OLED面板相比,色彩更鲜艳了。
此次展出的色彩表现性更高的OLED面板的画面尺寸为6.5英寸,分辨率为560×480像素。亮度为100cd/m2,对比度为500:1。使用圆形偏光板。为高分子方式,OLED工艺中使用了喷墨法。寿命正在检测,约为2000至3000小时。该公司希望2007年投产,其中最大的课题是产品寿命。目前EPSON的开发目标是面板亮度保持在200cd/m2,而寿命则延长到1万个小时,这也使OLED的应用前景更加明朗。
04年5月,精工爱普生向外界展示了其40英寸的OLED显示原型,并且宣称将在2007年此类电视将会正式上市。该显示器使用了4个20英寸低温LCD面板组成,具备1280×768像素,能够显示26万色。精工爱普生表示,目前面临的最大挑战是OLED TV的寿命和尺寸扩大问题,公司表示他们的产品将可以使用10000小时以上,这与最开始的等离子面板TV的寿命处于同一水平。