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(shì)

從技術(shù)來(lái)看,各面板廠商的OLED和LCD技術(shù)差距已經(jīng)越來(lái)越小,例如2018年的電競(jìng)顯示器機(jī)皇ROG PG27UQ和ACER的Predator 27X這兩款頂級(jí)電競(jìng)顯示器的4K144Hz、HDR1000規(guī)格IPS面板是來(lái)自友達(dá);京東方也能做出和三星LG同級(jí)別的手機(jī)OLED柔性屏了。
LCD的透光效率不高,因此帶來(lái)了一大堆缺點(diǎn),而OLED雖然在色彩、黑場(chǎng)對(duì)比度、響應(yīng)速度等關(guān)鍵指標(biāo)上相對(duì)LCD有著普遍明顯的優(yōu)勢(shì),越來(lái)越多的廠商開(kāi)始主推OLED電視或手機(jī)。但OLED也有價(jià)格昂貴、不耐用等問(wèn)題,而且大尺寸OLED只有LG的面板可選。那么有沒(méi)有辦法將兩者的優(yōu)點(diǎn)合二為一?OLED的O是有機(jī)物[Organic]的英文縮寫(xiě),它的主動(dòng)發(fā)光像素采用的就是紅綠藍(lán)三色有機(jī)物材料的LED,那LED能否使用更穩(wěn)定耐用的無(wú)機(jī)材料?

LCD、OLED和MicroLED的工作原理結(jié)構(gòu)圖 - 圖片來(lái)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(jí)別]的LED發(fā)光二極管,通過(guò)粘連、蝕刻或化學(xué)分離等方式制成至電路板,沒(méi)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(guò)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(diǎn),響應(yīng)速度也極快,材料使用壽命長(zhǎng)。
其實(shí)從2010年起,就有不少企業(yè)開(kāi)始研究基于無(wú)機(jī)物材料的主動(dòng)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(jī),面板實(shí)際上就是將620萬(wàn)個(gè)三色LED粘貼在電路板上,通過(guò)主動(dòng)發(fā)光輕松實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)分之一的對(duì)比度和140%NTSC的色彩,但因?yàn)槌杀靖甙憾鴽](méi)有考慮量產(chǎn)。
OLED技術(shù)是TFT顯示技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn),其生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備具有較大的通用性,特別是Array制程設(shè)備,因此對(duì)TFT-LCD生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)并增添適當(dāng)?shù)脑O(shè)備就可將TFT-LCD生產(chǎn)線(xiàn)改造升級(jí)為OLED生產(chǎn)線(xiàn)。
OLED全稱(chēng)為OrganicLight-EmittingDiode,即有機(jī)發(fā)光二極管顯示器,是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電流驅(qū)動(dòng)下而達(dá)到發(fā)光并實(shí)現(xiàn)顯示的技術(shù)。



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



4.OLED發(fā)光原理:外界電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)-->載流子的注入(電子和空穴分別由陰極和陽(yáng)極注入到有機(jī)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(jī)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(yáng)極和襯底發(fā)出)

5.OLED像素電路工作原理:相比LCD,OLED除了開(kāi)關(guān)管T1之外,還多了控制管T2
尋址信號(hào)Gate,加載到SW_TFT(T1)的柵極,控制它的導(dǎo)通/開(kāi)關(guān)管T1;
數(shù)據(jù)信號(hào)Source,通過(guò)T1,加載到DRV_TFT(T2)的柵極,控制流過(guò)OLED的電流,實(shí)現(xiàn)不同灰階度/控制管T2;
儲(chǔ)存電容Cst:Source信號(hào)將保持在T2柵極持續(xù)到下一次尋址。

6.驅(qū)動(dòng)框圖:相比LCD,OLED多了由電源直接供給TFT2的正負(fù)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(jī)和筆記本電腦中使用的現(xiàn)代處理器就包含數(shù)十億個(gè)這樣的晶體管。回到OLED顯示器,這些晶體管負(fù)責(zé)兩種功能:打開(kāi)或關(guān)閉單個(gè)像素,并保持設(shè)定的亮度水平。

顯示器行業(yè)在過(guò)去十年中經(jīng)歷了多種TFT背板的實(shí)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(shì)和劣勢(shì)。
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(jià)。此外,與顯示器制造商在過(guò)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(dòng)OLED面板,即每秒更新一次或更低。不用說(shuō),對(duì)于依賴(lài)有限電源的設(shè)備,如智能手機(jī)電池,這是一個(gè)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(chēng)為低溫多晶氧化物(LTPO)的混合實(shí)現(xiàn)方式。簡(jiǎn)單地說(shuō),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(shí)現(xiàn)真正的可變刷新率(VRR)。LTPO還可以實(shí)現(xiàn)我們對(duì)當(dāng)今智能手機(jī)中常見(jiàn)的基于LTPS的顯示器所期望的高像素密度。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:OLED工作原理及結(jié)構(gòu)
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