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AMOLED显示原理详解2016/05/25Agenda什么是AMOLEDAMOLEDvsLCDPMOLEDAMOLEDvsRetinaAMOLED工艺流程2AMOLED工艺流程MICRO-OLED什么是AMOLED？AMOLED是ActiveMatrixOrganicLightEmittingDiode的缩写，即主动矩阵有机发光二极体，核心还是在LightEmittingDiode，即LED。屏幕中，每个LED的尺寸都非常小，并且被分成了红、绿、蓝三个子像素群，然后再组合成不一样的颜色，子像素的排列方式也会影响到显示效果。3排列方式也会影响到显示效果。OLED发光原理两片玻璃之间夹有阴极、阳极以及电子传输层、空穴传输层和发光层。有偏压时，阴极注入电子，阳极注入空穴,被注入的电子和空穴在有机层内以碰撞波的形式传输，并在发光层内复合，从而激发发光层分子产生单态激子，单态激子辐射衰减而发光。4减而发光。AMOLED驱动等效电路AMOLED的驱动电路类似LCD屏幕，都是行、列扫描的阵列式结构。驱动电路完成两个功能，一是提供电流以驱动OLED；二是在寻址期之后继续提供电流以保证各像素持续发光。5AMOLED像素等效电路当扫描线被选中时，开关管T1开启，数据电压通过T1管对存储电容CS充电，CS的电压控制驱动管T2的漏极电流；当扫描线未被选中时，T1截止，储存在CS上的电荷继续维持T2的栅极电压，T2保持导通状态，故在整个帧周期中，OLED处于恒流控制。左图和右图被分别称为恒流源结构与源极跟随结构，前者OLED处于驱动管T2的漏端，克服了OLED开启电压的变化对T2管电流的影响；后者在工艺上更容易实现。6OLED半导体材料AMOLED是给每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管（(LowTemperaturePoly-silicon;简称LTPSTFT）或者氧化物半导体(In-Ga-ZnO)，每个像素配备一个电荷储存电容，外围驱动电路和显示阵列都集成在同一玻璃基板上。由于AMOLED依赖电流发光，其亮度与电流大小成正比，单个COMS提供不了足以驱动LED的电流，因此除了进行ON/OFF切换的选址TFT之外，还需要能让电流通过的导通阻抗低的小型驱动TFT，这就是为7之外，还需要能让电流通过的导通阻抗低的小型驱动TFT，这就是为什么AMOLED使用的半导体材料是LTPS（电子迁移率100cm²/vs）或者IGZO（10-25cm²/vs），这两种材料的电子迁移率大大超过a-si（1cm²/vs），晶体管体积更小。LTPS和IGZO具有更好的导电性能，支持更大的电流，是当前AMOLED必用的半导体材料，IGZO工艺难度及成本要比LTPS低，IGZO面板产线可在TFT-LCD面板产线改造而来。AMOLED结构AMOLED阴极为整面电极，通过驱动电路驱动阳极发光，大幅度减少了控制线路的数量，使其拥有低耗电，高解析，快响应等特色，AMOLED也因此逐渐成为OLED显示器的主流。AMOLED各个像素是同时发光的，这样单个像素发光亮度的要求就降低了。8的要求就降低了。AMOLED结构AMOLED拥有底发光与顶发光两种结构。顶发光结构中，光线不会受到驱动电路的遮挡，相比底发光结构拥有更高的开口率，从而在高解析度的应用中具有更大的优势，因此逐渐成为了AMOLED的主流。9AMOLED的彩色化小分子OLED实现彩色化的方法主要有三种：独立发光材料法：分别制备红、绿、蓝三原色的发光单元，然后调节三种颜色的不同程度的组合，产生彩色。彩色滤光膜法：原理类似于TFT-LCD。首先制备出发白光的器件，然后通过彩色滤光膜得到三原色，重新组合三原色从而实现彩色显示。光色转换法：首先制备发蓝关的器件，然后通过蓝光激发其他层材10光色转换法：首先制备发蓝关的器件，然后通过蓝光激发其他层材料分别得到红光和绿光，从而进一步得到彩色显示。OLED与LCDLCD和OLED最根本的区别是，OLED是自发光，而LCD需要通过背光板照射才能显示。11OLED与LCDAMOLED的与LCD在驱动电路的结构基本相同，但由于是自发光结构，故不需要背光源和液晶层，因此体积更轻薄。同时，也由于自发光的特性，使得AMOLED在暗画面时的功耗远低于LCD的恒定背光功耗，拥有节能的特性。12AMOLED的优缺点优点：对比传统LCD，AMOLED屏幕更轻薄，并且可以在屏幕中集成触摸层，做超薄机更有优势。自发光，单个像素在显示黑色时不工作，显示深色时低功耗。可作成柔性屏，比起玻璃基板的LCD屏幕不易损坏。色域广，可以达到110%NTSC。对比度高，而且不会漏光。响应速度极快，响应时间只有LCD的1/1000到1/100。13响应速度极快，响应时间只有LCD的1/1000到1/100。可视角度大。为固态器件，无类似液晶之类的物质，抗压和抗震能力强，能经受振动、加速度，高低温冲击。缺点：早期的OLED存在烧屏，色彩不真实等问题。现在，低温多晶硅(LTPSTFT）技术存在尺寸增大时良品率低导致价格过高，是主要问题。SuperAMOLED技术基本被三星垄断。OLED屏是否还需要偏光片？14OLED圆偏光片OLED因为是自发光，其实是可以不需要类似LCD一样的偏光片的。但由于外界光照射到屏幕上后，会被阴极（一般是金属）反射回来，影响对比度。要解决这个问题，就使用到偏光片+1/4λ波片（这个合起来称为圆偏光片）。1/4波长相位膜是关键材料，原因在于环境光的波长范围151/4波长相位膜是关键材料，原因在于环境光的波长范围广，能涵盖可見光的宽波域1/4波长的相位膜才是首选。所以，OLED只需要一片上偏光片解决反射问题。OLED偏光板如下图，当外界光先经过偏光片时已经有一半光无法通过，另一半光经过1/4λ波片和反射之后与原来的光已经偏90度，反射回来的光无法通过偏光片，从而解决了反射问题。16PMOLEDPMOLED17PMOLED与AMOLED（ActiveMatrixOLED）此相对的就是PMOLED（PassiveMatrixOLED主动驱动式OLED），即被动驱动式OLED，两者都属于OLED，区别在于驱动方式不同。18PMOLEDPMOLED具有阴极带、阳极带以及有机层。阳极带与阴极带相互垂直构成矩阵状，阴极与阳极的交叉点形成像素。以扫描方式点亮阵列中的像素，也就是发光的部位。外部电路向选取的阴极带与阳极带施加电流，从而决定哪些像素发光，哪些不发光。每个像素的亮度与施加19每个像素的亮度与施加电流的大小成正比，每个像素都是操作在短脉冲模式下，为瞬间高亮度发光。PMOLED优点是结构简单，易于生产，可以有效降低成本。缺点是驱动电压高，寿命短，使PMOLED不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上，与现在的发展有所出入。我们现在所接触的OLED屏幕，无论是智能手机还是OLED电视所使用的面板也都是AMOLED屏幕。20OLEDvsRetinaRetina：视网膜显示屏Retina屏幕是基于IPS屏幕衍生的一种技术，由摩托罗拉研发。Retina显示技术，可以把更多的像素点压缩至一块屏幕里，以达到更高的分辨率，这种分辨率在正常观看距离下足以使人肉眼无法分辨其中的单独像素，以提高屏幕显示的细腻程度。Iphone近几年普遍使用Retina屏幕在色彩、色域、可视角度、最高亮度与最低亮度等方面，21在色彩、色域、可视角度、最高亮度与最低亮度等方面，目前OLED都胜过Retina。详情点击：屏幕间的较量SuperAMOLED对比RetinaOLED的工艺流程OLED的工艺流程22OLED工艺流程-驱动背板AMOLED的制作工艺囊括了显示面板行业的诸多尖端技术，其主要分为背板段、前板段以及模组段三道工艺。背板段工艺通过成膜、曝光、蚀刻叠加不同图形不同材质的膜层以形成驱动电路，其为发光器件提供点亮信号以及电源输入。其技术难点在于微米级的工艺精细度以及对于电性指标的极高均一度要求。23电性指标的极高均一度要求。驱动背板工艺流程图OLED工艺流程-前板段前板段工艺通过高精度金属掩膜板（FMM）将有机发光材料以及阴极等材料蒸镀在背板上，与驱动电路结合形成发光器件，再在无氧环境中进行封装以起到保护作用。蒸镀的对位精度与封装的气密性都是前板段工艺的挑战所在。24有机镀膜段工艺流程图OLED工艺流程-模组段模组段工艺将封装完毕的面板切割成实际产品大小，之后再进行偏光片贴附、控制线路与芯片贴合等各项工艺，并进行老化测试以及产品包装，最终呈现为客户手中的产品。25模组段工艺流程图SUPERAMOLEDSUPERAMOLED是三星极力推广的AMOLED技术，又称“超级有源矩阵有机发光二极管”或“进阶AMOLED显示技术”，主要用于行动设备，如智慧型手机、平板电脑。与其他显示技术的主要区别是：触控是内嵌在面板上，不需透过空气层。与AMOLED相比，SuperAMOLED有屏幕更薄、触控更灵敏、显色更亮丽、减少太阳光反射及降低耗电量等优点。26MICRO-OLEDMICRO-OLED即微发光二极体阵列（MicroLEDArray）透过定址化驱动技术做为显示器，除具有LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，其自发光显示-无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势。MicroLED比起同样是自发光的OLED显示器，有较佳的材料稳定性、寿命长、无影像烙印等优点，其独27MicroLED比起同样是自发光的OLED显示器，有较佳的材料稳定性、寿命长、无影像烙印等优点，其独特的高亮度特性在投影式显示应用，如微投影（PicoProjection）、头戴式光学透视显示器（See-throughHMD）、抬头显示器（Head-upDisplay，HUD）等，更具竞争力。用户能够裸眼观看全息影像，无需佩戴专用透镜。MICRO-OLEDMicro-LED技术是指在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，如同LED显示屏，每一个像素可定址、单独驱动点亮，可以看成是户外LED显示屏的缩小版，将像素点距离从毫米级降低至微米级。28MicroLED被动定址阵列架构示意图及晶片照片MICRO-OLEDApple一直不喜欢OLED屏幕，即使在14年后一系列专业评测将OLED屏幕评为最佳手机屏幕，仍然拒绝使用。Applewatch也仅仅是因为电源紧张被迫使用。究其原因，次要在于产能不够，主要还是产能专利集中在三星手中，这对Apple这个控制供应链，掌握知识产权壁垒的偏执狂来说不可接受。2930