LCD后继有人──新一代OLED显示技术

硬件周刊

高晨光

过去的2001年对于IT行业来讲可谓不平静的一年，显示器市场也经历了一场天翻地覆的革命。纯平CRT显示器终于取代了市场上的传统CRT显示器，成为市场上的主流产品。但因为参与的厂家众多，加之价格透明度增高，所以不少厂家又纷纷转战LCD市场。因为LCD本身有低辐射、节省空间等诸多优点，所以众多厂家一拥而上，更使全球的LCD出货量聚增，也使得液晶、环保等概念深入人心。不过因为价格和其他因素，LCD现在并未完全占据主流市场。同时，LCD在发展的过程中也产生了许多问题：虽然LCD有健康、环保、低能耗等优点，但LCD的响应时间慢、视角范围小、色彩亮度低，限制了很大一部分有专业用途的用户选择使用LCD。并且在LCD应用的其他一些地方，例如手机的显示屏幕、便携影碟机等方面也出现了诸多瓶颈。

OLED的出现

汪根祥(Ching W Tang)，出生于中国香港特区，毕业于台湾大学化学系，博士。1975年加入柯达公司，在Rochester实验室从事研究工作，OLED研究始于此人，现在汪先生仍是该领域最高权威之一。
1987年，汪根祥先生无意中发现有机蓄电池能产生发光现象，随即展开了关于OLED的研究。在后来的研究中发现，小分子有机材料与金属半导体类似，能在电场作用下发光，它的电光转换效率极高。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，工作电压却很低。同样也在1987年，英国剑桥大学的博士生Jeremy Burroughes证明，大分子的聚合物也有场致发光效应。之后，Burroughes便与他的导师共同创建了剑桥显示技术公司，同样也走了上了OLED的研究之路。

OLED的结构

关于OLED的结构可以这样比喻，每个OLED单元就好比一块汉堡包，发光材料是夹在中间的“蔬菜”(（图1）)。每个OLED的显示单元都能在受控条件下产生三种不同颜色的光，它的结构如（图2）所示。OLED与LCD一样，也有主动式和被动式之分。在被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。在主动方式下，OLED单元后有一个薄膜晶体管(TFT)，发光单元在TFT驱动下点亮。主动式的OLED比较省电，但被动式的OLED显示性能更佳。

OLED和LCD的比较

我们列出了几条OLED的优点，与LCD相比，大家可以很明显地看出OLED的优势。
1.OLED器件的核心层厚度很薄，厚度可以小于1mm，厚度为液晶的1/3；
2.OLED器件为全固态结构，无真空、液体物质，抗震性好，可以适应巨大的加速度、振动等恶劣环境；
3.主动发光的特性让OLED几乎没有视角问题，可在很大的角度范围内观看，而显示画面不失真；
4.OLED器件单个像素的响应速度是液晶元件的1000倍，可以实现精彩的视频重放；
5.低温特性好，在-40℃也能正常显示，而液晶在低温下显示效果不好；
6.对材料和工艺的要求比LCD减少约1/3，成本将会更低；
7.发光转化效率高，能耗比液晶略低一些；
8.OLED器件单个像素尺寸可以相当小，而且还有很大的“减肥”潜力，非常适合应用在微显示设备中；
9.OLED能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。
OLED可以自身发光，而LCD则不发光，所以OLED比LCD亮得多，对比度大，色彩效果也好(图2)。OLED也没有视角范围的限制，视角一般可达到160°，这样从侧面看也不会失真。LCD需要背景灯光点亮，OLED只是需要点亮的单元才加电，并且电压较低，所以更加省电。OLED的重量比LCD轻得多。OLED所需材料很少，制造工艺简单，只需要86道生产工序，而LCD却有200道生产工序，OLED量产时的成本要比LCD至少节省20%。现在OLED最主要的缺点是寿命比LCD短，目前只能达到5000小时，而LCD可达10000小时。要消除这种差距，至少还需要4至5年的努力。目前OLED比较适合车载DVD播放器、掌上电脑、数码相机、数码摄像机和便携式影碟机等等，还不太适合作为电脑的显示输出装置。

OLED的未来发展

目前在全世界范围内，已经有90多家厂商在从事OLED的商业性开发，它们分成了小分子OLED和聚合物OLED两大阵营。小分子OLED阵营以柯达公司为代表，还有索尼、三洋、TDK、eMagin、先锋、NEC、三星等公司；聚合物OLED阵营有飞利浦、爱普生、DuPont、东芝等公司。另外中国台湾省也有公司开发生产OLED。目前已经有一些大公司推出了展示样机。索尼公司的一款分辨率为800×600的33cm OLED显示屏计划在2003年量产。Emagin公司与IBM公司合作开发了一款分辨率为640×480、尺寸为2.2cm×1.65cm的OLED显示器，它已被用在IBM公司推出的具有无线上网功能的Linux手表上。另据调查，2000年全球OLED的市场营业额为1800万美元，2001年是8400万美元，2005年预计将达到450亿美元。