透着窗户看世界？透明有机EL面板技术解析
技术讲坛
在刚刚结束的2011年台北电脑展上，华硕展示了采用透明有机EL液晶屏的手机——透明显示面板结合粉色的拨号盘让这款产品吸引了很多观众的眼球。无独有偶，日本TDK公司在6月1日也推出了世界上首款透明无源矩阵驱动的QVGA有机EL显示屏。那么到底什么是有机EL面板呢？这也就是今天我们要探讨的话题。
无需背光给电就亮
1. EL面板的架构
谈到透明有机EL面板或许大家都很陌生，但如果提到OLED（Organic Light Emitting Display），相信不少朋友都有所了解。其实透明有机EL面板就是用OLED技术生产的面板，也被称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display，OELD）。和传统液晶面板最大的不同在于，OLED面板属于自发光面板，它的每一个像素都相当于一个发光体，不需要背光源、导光板等设备。
OLED的基本结构是将层状的有机材料夹于以透明的铟锡氧化物（IndiumTinOxide，ITO）为阳极和以金属为阴极的两层电极之间，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层（Hole Transporting Layer，HTL）、发光层（Emission Layer，EL）与电子传输层（Electron Transporting Layer，ETL）。在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子回到基态时辐射跃迁而产生发光现象，依其配方不同产生RGB三原色，构成基本色彩。
你可以试着想象将每个OLED单元比做一块汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜，每个OLED的显示单元都能受控制地产生三种不同颜色的光。按照驱动方式，OLED又分为无源驱动OLED（PM-OLED）和有源驱动OLED（AM-OLED）两种。PM-OLED具有结构简单、成本低的优势，但显示效果并不理想，主要用在显示信息相对简单的数码产品之上，比如手机、MP3。真正能发挥OLED技术优势，就得靠AM-OLED来发挥——它拥有更好的色彩表现能力与更高的对比度，因此像电视、显示器等全彩应用领域才是它的主场。
2. 够薄才节能
由于显示方式有别于传统的LCD，这让OLED拥有许多优点：由于省掉灯管，不仅让产品厚度只剩两厘米左右，加上OLED的反应时间（小于10ms）及色彩都比TFT LCD出色，如果将基板材料改为金属或塑料薄膜等柔性基板，还可制作出柔性的OLED器件，让它的应用范围极广。比如根据OLED的特性，厂商还可以利用可弯曲的薄膜材料推出可弯曲的显示器，应用到形状不一的电子设备上。
我们知道液晶显示器的背光是耗电大户之一，如果显示器不用背光，是不是节省更多的功耗呢？这个是肯定的。以针对大屏幕显示设备的AM-OLED为例，40英寸TFT-LCD液晶电视的功耗在200W左右，50英寸PDP的功耗在500W以上，而一台40英寸的AM-OLED电视的功耗将在100W以下，这笔节能账一算就很明了了！
不断进步，逐步完善
虽然OLED这个“三明治”味道不错，但仍有一定的不足。现有OLED技术的主要问题是它的寿命时间，这项限制源自于RGB色彩的衰减速度并不相同，特别是当大部分显示内容为白色时，它需要这三种原色同时发出相同的亮度，这时OLED的功耗仍会超过液晶显示器，RGB色彩会出现不同速度的老化。因此快速应用到笔记本电脑或桌面显示器对于OLED是过于困难的挑战——这些应用大多数情况要在显示大量“白色”内容时，而这个问题在全彩显示的电视上并不是很明显。
不过在电视等全色彩应用方向上，OLED还要面对另一个问题。由于这种屏幕受到光子撞击时会开始发光，而在红、蓝、绿三原色中，以蓝色像素所需的驱动能量最大，光色转换材料容易吸收环境中的蓝光，这将会造成蓝色像素的发光效率呈现颜色衰减问题。后来厂商们想到了利用光色转换原理来实现OLED显示彩色化的方法——利用单一的蓝光OLED发光元件，结合光色转换阵列，将蓝光激发光色转换材料产生红色和绿色从而获得全彩色。这项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度和效率。现在厂商主要通过对主体发光材料掺杂得到了性能较好的红光和蓝光材料，但呈现的效果仍没有达到理想的显示效果。
透明屏幕走进生活
虽然OLED仍存在一定不足，但这并不能掩盖它的优点。厂商都看中透明显示器带来的独具特色的使用方法，透明显示器的研究已经开始大规模铺开。目前Sony、Nippon Seiki、三星、SDI、LG Display、奇晶光等显示器大厂投入研发生产OLED产品。Sony在OLED应用方面主是以AM-OLED导入电视应用为主，目前其可量产制的最大尺寸已经可以达到20～30英寸水平。受AM-OLED在生产工艺及良品率影响，预计2011年采用OLED技术的产品不会超过40英寸，即便有推出，大多数还是会作为概念机型展示而已。
三星则将焦点摆在针对手机与笔记本电脑应用方面。比如三星i9000、Omnia HD均配备了AM-OLED显示屏，所以手机厚度减少不少。除此之外，诺基亚E7、诺基亚N8、HTC G7也均采用三星的AM-OLED屏幕，预计2011年采用OLED的高端智能手机将会大量增加。而在笔记本方面，三星目前主要将重点放在能满足需求的14英寸AM-OLED屏上。目前三星旗下的3.5代OLED生产线生产的14英寸面板良品率已经达到90%以上。在去年三星已经开始兴建5代OLED电视面板生产线，一块母板可切割成8张23英寸OLED面板，由此看起来透明屏幕已经离我们很近了。
如何实现透明？
对大多数消费者而言，之所以对有机EL面板感兴趣的另一个原因就是“透明”。有机面板透明的奥秘就是利用透明的铟-锡-氧(ITO)取代传统有机EL不透明的后部铝电极，借助在显示器的每个像素上打开透明的“窗口”，从而透射光线的技术。
就目前技术而言，OLED还没有做得到完全透明屏幕的效果。一般而言，屏幕尺寸越大，实现透明的难度越高。LG Display的透明显示技术就是在原本有机EL显示器显示黑色的部分进行了透明化处理，并在有机EL显示器的阳极和阴极都使用了透明材料，构成了光线向两侧投射的结构，并且外封装材料也尽可能地透明化。不过LG Display的透明面板的透射度也只能达到30%。
而显示器领域另一巨头三星所推出的透明有机EL面板也只能做到似透明非透明的效果：先前它展出的14英寸有机EL面板的透射率为38%，19英寸的透射率为30%。三星的有机EL面板主要是改进了传统EL面板的结构，让原本全部不透明的像素点“打开”一个透明的小区域，区域开口越大，透明度就越高。需要说明的是，目前三星已经研发出了透射率较高的正极用金属材料，可以将OLED每个像素内的“透视”范围确保为75%。
结语
尽管现在OLED技术还在继续进化中，透明屏幕的显示效果也不尽如人意，但显示器透明化作为未来显示技术发展方向已经是大势所趋。OLED技术的出现，让显示器已不再拘泥于某一种应用范围，带来了更多的使用空间和特别的使用方法。就透明显示器来说可以在更多的场合为我们展示信息，比如可以用在汽车的挡风玻璃上以显示路况、地图等，也可以将眼镜作为一个小巧便捷的显示器，特别是其本身的节能特性，对超便携设备来说延长续航时间等都有着相当重要的意义，这都能有望在未来主流市场中带给我们新显示变革的惊喜。