OLED的工作原理及結(jié)構(gòu)介紹

1.主流顯示面板技術(shù)：LCD，OLED，MicroLED

平板顯示器代表：LCD工藝流程

2.主流顯示屏的發(fā)展趨勢

從技術(shù)來看，各面板廠商的OLED和LCD技術(shù)差距已經(jīng)越來越小，例如2018年的電競顯示器機皇ROG PG27UQ和ACER的Predator 27X這兩款頂級電競顯示器的4K144Hz、HDR1000規(guī)格IPS面板是來自友達；京東方也能做出和三星LG同級別的手機OLED柔性屏了。

LCD的透光效率不高，因此帶來了一大堆缺點，而OLED雖然在色彩、黑場對比度、響應(yīng)速度等關(guān)鍵指標上相對LCD有著普遍明顯的優(yōu)勢，越來越多的廠商開始主推OLED電視或手機。但OLED也有價格昂貴、不耐用等問題，而且大尺寸OLED只有LG的面板可選。那么有沒有辦法將兩者的優(yōu)點合二為一？OLED的O是有機物[Organic]的英文縮寫，它的主動發(fā)光像素采用的就是紅綠藍三色有機物材料的LED，那LED能否使用更穩(wěn)定耐用的無機材料？

LCD、OLED和MicroLED的工作原理結(jié)構(gòu)圖 - 圖片來自互聯(lián)網(wǎng)

MicroLED[又名μLED]本質(zhì)上就是將小型化[1~10微米級別]的LED發(fā)光二極管，通過粘連、蝕刻或化學(xué)分離等方式制成至電路板，沒有尺寸、大小和形狀限制。和OLED一樣，面板材質(zhì)可以是硬屏也可以是柔性，和OLED同樣通過材料通電自發(fā)光形式顯示，具備高亮度[1000nit以上]、高色域[120%NTSC以上]和耐用等優(yōu)點，響應(yīng)速度也極快，材料使用壽命長。

其實從2010年起，就有不少企業(yè)開始研究基于無機物材料的主動發(fā)光LED顯示技術(shù)了，2012年，索尼就展示了55英寸的Crystal LED的原型機，面板實際上就是將620萬個三色LED粘貼在電路板上，通過主動發(fā)光輕松實現(xiàn)百萬分之一的對比度和140%NTSC的色彩，但因為成本高昂而沒有考慮量產(chǎn)。

OLED技術(shù)是TFT顯示技術(shù)的進一步改進，其生產(chǎn)線設(shè)備具有較大的通用性，特別是Array制程設(shè)備，因此對TFT-LCD生產(chǎn)線的設(shè)備進行升級并增添適當(dāng)?shù)脑O(shè)備就可將TFT-LCD生產(chǎn)線改造升級為OLED生產(chǎn)線。

OLED全稱為OrganicLight-EmittingDiode，即有機發(fā)光二極管顯示器，是指有機半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電流驅(qū)動下而達到發(fā)光并實現(xiàn)顯示的技術(shù)。

3.OLED堆疊結(jié)構(gòu)：相比LCD，OLED沒了背光和下偏光片

4.OLED發(fā)光原理：外界電場驅(qū)動-->載流子的注入（電子和空穴分別由陰極和陽極注入到有機電子傳輸層和空穴層）-->載流子傳輸（在各自的傳輸層傳輸，向發(fā)光層靠近）-->產(chǎn)生激子（在有機發(fā)光層，電子和空穴復(fù)合生成激子）-->輻射發(fā)光（激子輻射躍遷回到基態(tài)并發(fā)光，光從透明陽極和襯底發(fā)出）

5.OLED像素電路工作原理：相比LCD，OLED除了開關(guān)管T1之外，還多了控制管T2

尋址信號Gate，加載到SW_TFT(T1)的柵極，控制它的導(dǎo)通/開關(guān)管T1；

數(shù)據(jù)信號Source，通過T1，加載到DRV_TFT(T2)的柵極，控制流過OLED的電流，實現(xiàn)不同灰階度/控制管T2；

儲存電容Cst：Source信號將保持在T2柵極持續(xù)到下一次尋址。

6.驅(qū)動框圖：相比LCD，OLED多了由電源直接供給TFT2的正負電壓，即ELVDD，ELVSS；

OLED成像方式

OLED背板是由薄膜晶體管或TFT組成的，晶體管本質(zhì)上是為電路提供邏輯的小型化電子元件，智能手機和筆記本電腦中使用的現(xiàn)代處理器就包含數(shù)十億個這樣的晶體管。回到OLED顯示器，這些晶體管負責(zé)兩種功能：打開或關(guān)閉單個像素，并保持設(shè)定的亮度水平。

顯示器行業(yè)在過去十年中經(jīng)歷了多種TFT背板的實現(xiàn)，即非晶硅（a-Si）、低溫多晶硅（LTPS）和氧化銦鎵鋅（IGZO）。這些技術(shù)中的每一種都有其自身的優(yōu)勢和劣勢。

特別是IGZO TFTs，由于其尺寸較大，提供了較高的能源效率，但以顯示密度為代價。此外，與顯示器制造商在過去五年左右使用的LTPS TFT相比，它們有些昂貴。然而，其節(jié)省的功率比較可觀。IGZO TFT能夠以極低的刷新率驅(qū)動OLED面板，即每秒更新一次或更低。不用說，對于依賴有限電源的設(shè)備，如智能手機電池，這是一個非常有用的特性。

雖然你可以用IGZO背板制造顯示器，但業(yè)內(nèi)許多人選擇了一種稱為低溫多晶氧化物（LTPO）的混合實現(xiàn)方式。簡單地說，LTPO是兩種現(xiàn)有顯示技術(shù)的結(jié)合，即LTPS和IGZO。

其結(jié)果是一種能夠以廣泛的刷新率刷新的顯示器，從1Hz到120Hz甚至更高，從而實現(xiàn)真正的可變刷新率（VRR）。LTPO還可以實現(xiàn)我們對當(dāng)今智能手機中常見的基于LTPS的顯示器所期望的高像素密度。

審核編輯：劉清