OLED基本原理

快益点技术支持组张吉术2014年9月OLED基本原理1目录OLED分类1OLED概述2OLED基本结构及显示原理3长虹OLED电视4OLED电视故障判断5OLED概念中文名:有机发光二极管（又称为有机电激光显示）外文名OrganicLight-EmittingDiode外语缩写OLEDOLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且能够节省电能，这种显示设备在MP3播放器、手机、电视等领域上得到了广范应用。OELD发展历程1936年，Destriau（法国物理学家德斯特里奥）将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜，得到最早的电致发光器件。1987年，香港的柯达公司邓青云博士首次研制出具有实用价值的低驱动电压双层结构OLED器件。1990年英国剑桥大学开始发展聚合物发光二极管PLED（PolymerLight-emittingDiode）。1997年单色OLED首先在日本产品化；1999年，日本先锋公司率先推出了多彩OLED面板，用于汽车音视设备及手机。2002年，东芝公司（Toshiba）在SID2002上发布了采用聚合物发光层所作的17.1英寸全色OLED显示器，让OLED面板尺寸得到突破2004年，索尼公司(Sony)推出了3.8英寸有源矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)，用于PDA。2007年，Sony在CES展出厚度仅10mm、对比度高达1百万:1，解析度为1,920×1,080的27寸OLED电视，2013年，LG推出55寸OLED电视，并市场化2OLED电视现状OLED电视现状OLED技术起源于欧美，但实现大规模产业化的国家/地区主要集中在东亚，如日本、韩国、中国大陆和台湾地区等。全球OLED产业还处于产业化初期。全球涉足OLED产业的企业产品主要是小尺寸无源OLED器件，真正对LCD（液晶）构成威胁的有源OLED器件，实现量产的只有少数几家公司。中国虽具有一定的OLED产业基础，但产业链尚不完善，尤其是上游产品竞争力不强。关键设备以及整套设备的系统化技术等大都掌握在日本、韩国和欧洲企业手中。三星在AMOLED市场所占份额曾达90%以上，是AMOLED面板最大的供应商;随后Sony和LG分别推出11英寸、15英寸AMOLEDTV，日本、韩国、中国台湾等厂商在OLED的市场竞争实力越来越强，同时也在AMOLED方面取得了更高的竞争地位。“OLED作为下一代的电视技术，使用它之后可以让电视机屏幕变得更薄（目前可使电视机机身厚度降至约4.3mm），甚至可以做成曲面，但在大尺寸技术上瓶颈需突破。”2014年OLED显示技术强势进入中国消费者的视野，成为电视行业中最为热门的技术。但由于目前受制于一些关键技术、成本及良品率偏低等因素影响，面板规模性应用及大尺寸产业化仍有较长一段进程。据奥维咨询（AVC）预计，OLED未来两三年仍将处于市场培养阶段，2017年将出现转机。阴极射线管(CRT)平板显示器件(FPD)液晶显示器(LCD)等离子显示器件(PDP)场致电子发射显示器(FED)有机发光二极管(OLED)真空荧光显示器(VFD)发光二极管(LED)显示技术概述中小屏幕方面CRT被LCD蚕食大屏幕方面PDP被LCD赶超LCDLCD目前在显示领域的主流地位正在不断巩固——但OLED将很快对LCD形成挑战VFD-只能应用于固定图案的显示,要实现大容量图形显示十分困难FED-工艺方面还存在问题,尚处于实验室阶段应用受限或技术不成熟LED-由于自身性能,无法实现高清晰,高分辨率显示OLED----平板显示的今日之星显示技术优缺点简介显示技术对比显示技术优势劣势应用CRT高清晰、低成本、技术成熟难以实现大屏幕、薄型化;耗电大彩色显像管和电脑监视器LCD低电压、小功耗、重量轻、长寿命、无电磁辐射、易实现全彩色显示非主动发光、视角小,对比度和亮度受环境影响较大，工作温度范围窄,响应速度慢,工艺复杂目前的主流显示器,应用较广PDP结构简单,响应速度快，画质高，视觉宽,屏生产工艺简单，易实现大尺寸发光效率低,难以同时改善亮度和对比度,显示屏上的玻璃极薄,不能承受过大或过小的气压,功耗大,驱动电压高,电路成本高公共信息显示、壁挂式大屏幕电视和自动监视系统LED体积小巧,重量轻,寿命长无法实现高密度,高清晰显示,功耗大,一致性差仪表显示、照明、广告屏FED视场角、功耗、响应时间和工作温度优于LCD还存在某些技术难度,工艺复杂航空电子VFD寿命长,亮度高,色彩鲜艳无法显示动画及画质不够精细,仪表显示OLED生产工艺先进,主动发光,低电压驱动,高亮度,全色彩,厚度薄,可大面积显示,发光效率高,宽视角,响应速度快,低能耗,温度适应性好发光亮度、稳定性和耐用性等方面需要不断改进;电视、MP3、手机、车载、白光光源、可弯曲标价牌等OLED优点（1）显示效果出众。OLED具有自发光特性，不需要背光源，在对比度、亮度方面有着无可比拟的优势，它不存在视角和响应时间的问题，可轻松实现真彩色高分辨率显示，而且随着材料技术的不断发展，OLED显示器在图像表现上的潜力将无法估量。（2）实现软屏化。由于OLED器件的核心层厚度很薄，甚至可以小于1毫米，并且可以呈现各种各样的弯曲形状，因此可以在塑料、树脂等不同的材料上生产。如果将有机层蒸镀或涂在塑料基衬上，就可以实现软屏。使可折叠电视、电脑的制造成为可能。可以预见在不久的将来，电视可以像一张纸一样挂在墙壁上，不用时像布一样叠起来，随意携带。（3）屏幕微型化、巨型化。小分子OLED可以制作出小于1英寸的屏幕，使显示屏幕微型化。高分子OLED（PLED）则在超大尺寸、低成本上占有更大的技术优势。小分子材料的分子量一般在数百左右，而高分子则在数万至数百万之间，因此，高分子材料有良好的热稳定性与机械性质，可以使材料完美地均匀分布于超大面积基板上。由于OLED可采用喷墨式的制造工艺，只要喷印技术和面板尺寸许可，显示器尺寸之大将让现有的显示器望尘莫及，实现巨型化的高清晰显示。（4）环境适应能力强。OLED显示技术具有全固态特性，无真空腔，无液态成分。因此它的机械性能好，抗震性强，温度适应能力也很强，在-40℃～80℃范围内都可正常工作，大大超过了其它显示器件，因此在军事，航天领域将大有作为。（5）环保、省电。同样是自发光，和CRT、PDP、LCD相比，OLED具有低压驱动和低功耗特性，驱动电压在10V以下，且更加省电。高分子PLED有着更低的驱动电压（3V～4V），其功耗更低。（6）更低的生产成本。OLED技术的构成简单，无需背光单元，基板选择面广，材料和工艺方面的要求比LCD低近1/3。（7）自发光、可视角大、亮度高，反应快、重量轻、厚度薄，构造简单、…….。4OLED应用商业领域：主要应用在POS机和ATM机、复印机、自动售货机、游戏机、公用电话亭、加油站、打卡机、门禁系统、电子秤等产品和设备的显示屏。通信领域：主要应用有3G手机、各类可视对讲系统(可视电话)、移动网络终端、ebook(电子图书)等产品的显示屏。计算机领域：主要有家用和商用计算机(PC/工作站等)、PDA和笔记本电脑的显示屏。工业应用场合：主要应用有各类仪器仪表、手持设备等的显示屏。交通领域：主要应用有GPS、车载音响、车载电话、飞机仪表和设备等各种指示标志性的显示屏。如微显示器，这种技术最早用于战斗机飞行员，现在的穿戴式电脑也用它。有了它，移动设备就不再受显示器体积大、耗电多的限制。消费类电子产品：主要应用有装饰用品(软屏)与灯具、各类音响设备、计算器、数码相机、数码摄像机、便携式DVD、电子钟表、掌上游戏机、各种家用电器(如：OLED电视)等产品的显示屏。目录OLED分类1OLED概述2OLED基本结构及显示原理3长虹OLED电视4OLED电视故障判断5OLEDPLED(高分子OLED)核心专利：美国杜邦、英国剑桥(CDT)优势：可用印刷成膜技术、无需真空环境、可制作大尺寸劣势：技术不成熟，高分子材料困难研发单位：华南理工、吉林环宇核心专利：美国柯达优势：技术成熟，是目前OLED主流技术优势：可弯曲、折叠难点：柔性基板的气密性及粘接性优势：用于普通照明，是目前唯一环保的面光源；用于背光，可显著提高LCD性能；用于显示，可制作大尺寸OLED显示屏难点：发光效率、色坐标的稳定性特点：用于微显示器、可大规模集成信号处理电路、超高分辨率研发单位：北方奥雷德AMOLED(主动矩阵OLED)特点：小尺寸、低分辨率特点：大尺寸、高分辨率难点：TFT基板技术OLED(小分子OLED)FOLED(柔性OLED)WOLED(白光OLED)uOLED(硅基OLED)OLED(常规显示器件)PMOLED(被动矩阵OLED)PM是AM的基础FOLED具有独特的应用可用于照明、背光、大尺寸AM技术跨度大且非主流技术跨度大且应用有限OLED分类OLED分类---按驱动方式分主动式—ActiveMatrixdrivingAM-OLED，也称有源驱动每个OLED驱动单元至少有两个TFT（T1、T2）和一个存储电容Cs。当扫描线施加选通脉冲时，T1打开，数据线上的数据写入Cs进行存储；Cs上的电平控制T2的工作状态并实现流过OLED的电流控制；在扫描线施加非选通信号周期内，由Cs来维持T2的工作，直到下一个扫描周期到来。电源扫描线数据线T1T2CsOLED主动式驱动示意图列扫描行扫描OLED被动式驱动示意图在某一时刻给某一行电极施加选通择脉冲，其它行电极施加非选通脉冲，同时所有列电极给出驱动脉冲，从而实现一行所有像素的驱动；接着把选通脉冲施加到下一行电极，再给所有列电极施加驱动脉冲；这种扫描是逐行按顺序进行的，循环地给所有行电极扫描一次的时间称为一帧，当帧频足够高时，由于人眼的视觉暂留现象，就可以在显示屏上呈现稳定的图像效果。被动式—PassiveMatrixdrivingPM-OLED，也称无源驱动PMOLED一帧图像驱动示意图缺点：屏幕尺寸的加大，其扫描时间就非常短，影响到发光亮度。要想得到高亮度就得加大扫描电压和电流，势必引起功耗的大大增加。因此无源驱动方式仅适合于中小尺寸的OLED。类别无源被动式PMOLED有源主动式AMOLED特点瞬间注入强大电流而瞬间高亮度发光面板需外接驱动IC占空比因子每个象素可独立运作并连续发光采用TFT驱动，驱动IC简化无占空比因子相对优点结构简单不涉及TFT工艺，设备投资和制造成本低技术门槛低适合大尺寸、高分辨率发展亮度容易提高低功耗、寿命长与TFT-LCD竞争市场，性价比优势明显可作柔性显示器相对缺点不适合大尺寸、高分辨率耗电量大发光效率低、寿命短只适合尺寸低于5〞、分辨率低于QVGA的显示器，与TN/STN竞争市场，但无性价比优势技术门槛高设备投资和制造成本高PMOLED与AMOELD对比阳极（金属或合金）发光层透明阴极（ITO）顶部发光（顶发射）透明阳极（ITO）发光层金属阴极底部发光（底发射）OLED分类---按发光方向分每一个OLED发光单元就像一块汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。OLED分类---按基板类型分•柔性基板•采用柔性材料（如金属箔片、薄玻璃、各种塑料等）•结合TFT技术制作驱动电路•技术尚未成熟，但前景诱人Si基板TFT采用硅基集成电路技术，除基本的驱动电路外，还可以把视频解码、A/D、D/A、扫描控制、时钟控制等复杂的模拟/数字电路单元集成在基板中，从而实现无需外围辅助电路情况下的直接应用。但目前受限于Si单晶尺寸的发展，无法满足于大面积显示用基板的要求，仅限于微型显示器基板的应用。少量外围无源阻容元件输入信号接口0.59英寸800×600主动式微型OLED显示器目录OLED分类1OLED概述2OLED基本结构及显示原理3长虹OLED电视4OLED电视故障判断5OLED结构阳极（ITO）空穴传输层（HTL）