OLED 将会是下一代显示技术吗？

中国视听网[民用版]家用音响资讯更新时间：2010-4-20 9:21:28　编辑：紫萍　[ 大中小 ]

　　DisplaySearch公司预测，到2015年，OLED显示屏市场收入将从2008年的5.91亿美元增长到60亿美元，年复合增长率(CAGR)将达到40%。届时，OLED电视市场容量总计达26亿美元。作为最近几年炙手可热的显示技术，OLED凭借其轻薄、省电等诸多优势，吸引了不少市场眼球，业界人士均对OLED抱有巨大期望，并称OLED将成为取代目前主流LCD显示技术的下一代技术，一时间，OLED成为了平面显示器大厂投注大量资源的新领域。

　　OLED的优势得益于其自身的发光原理，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，属于自发光显示技术，对耗电量要求不高，成为许多高亮度环境下理想的显示设备技术，同时，OLED还具备更广的色域范围和视觉角度。似乎，这些优势足以让OLED的“下一代显示技术”头衔名副其实。

　　但是，OLED成为“下一代显示技术”的口号已经喊了太久，以至于其寿命周期、生产过程以及材料都开始遭到了大家的质疑，专业AV人士也在思考OLED是否真的能够成为主流产品。尽管质疑声一片，仍然没有阻止大量的公司为OLED显示设备的研发而大手笔地“烧钱”，而且，大多数公司似乎更钟情于在一些重要的消费电子展会上展出一些外形小巧精致的OLED产品，如手持电视设备等。

OLED的发现

　　我们先从OLED的研究发现说起，20多年前在柯达研究实验室里，科学家在研究一种新型光电技术时，无意中发现了一种可以发光的有机化合物质。并在1987年申请了小分子有机发光二极管(SM-OLED)专利。

　　两年之后，剑桥大学卡文迪什实验室的研究人员发现，OLED可以提出共轭聚合物，也就是众所周知的聚苯乙炔化合物。这一发现后剑桥显示技术公司(CDT)成立了，该公司现在是住友化学公司的一个部门。真正让CDT闻名的是其研究发现，在P-OLED中使用的磷化合物可以被印刷于矩阵显示器上。

　　这一研究发现最重要的意义在于两家公司的方法都可以应用于柔性显示器上，也就是显示器可以弯曲到限定的角度，而不会折断。而且，显示器本身也是超薄，只有不到四分之一英寸的防护玻璃基板的厚度。从本质上讲，可以将OLED显示屏用在手机、PDA或小电视上，还具备较强的防震性。OLED的柔性和灵活性促进了曲面显示器的发展，如汽车虚拟仪表板。

悲喜交加的市场

　　在电子书的应用上，OLED似乎有无与伦比的优越性。不幸的是，仍然有些问题无法解决，首先是有机化合物相对较短的寿命问题，即在起初的1,000小时黄色和绿色都还比较鲜艳，但蓝色OLED就不够明亮，并且时间越长色彩越差，红色也面临同样挑战。

　　另一个问题就是一致性，早期的原型在色彩变化和像素亮度变化时存在着严重的问题，在电视上很难得以应用。那么采用驱动像素阵列的方法是否行之有效呢，要获得快速的动态运动和转换速度，必须采用TFT的主动矩阵显示屏。然而，OLED可能需要两倍于液晶显示器(LCD)多芯片驱动程序。

　　进入新世纪后，有近40家公司开始加大OLED投资，努力使OLED从实验室走向生产线。这些公司中很多都是我们耳熟能详的品牌如杜邦、东芝、LG、日立、三星、索尼等，也有一些相对较为陌生的面孔如Optrex、eMagin、奇美和住友等。

　　早在1999年，三洋与柯达公司制定了共同研究与开发有机发光二极管显示器的计划，2001 年在日本建立了合资企业 “SK 显示器公司”，生产类似于LCD显示器的具有彩色过滤器的白色OLED显示屏。剑桥显示技术公司 (CDT)则在有机聚合物方面取得了进一步的发展，并开始研究P-OLED的喷墨打印机，将红、绿、蓝自动沉积到OLED中。

　　经历了几年的投入，OLED却未能像市场当初预测的那样成熟起来，始终没有进入主流市场，一些公司开始淡出这个市场，柯达和三洋以分手告终。先锋也在利润出现两年连续亏损之后，关闭一个制造主动矩阵OLED(有机发光二极管)面板合资企业。

　　尽管市场充满了悲观的情绪，但也有不少好消息。三星于2001年开始推行OLED开发计划，分别在2004年和2005年1月开发了14.1英寸和21英寸面板，之后又推出40英寸面板。爱普生最早拉开OLED大屏幕应用序幕，2004年5月发布了世界最大的40英寸OLED显示器模型。CDT也继续发展其专有的喷墨P-OLED打印系统。汽巴最近也推出了一项新的红色磷光材料提供给德国德累斯顿Novaled，并宣称寿命可达5万小时。现在，蓝色OLED材料的寿命有望在亮度衰减一半之前比以前超出2万小时。

　　总部在新泽西州特伦顿的美国环宇显示技术(Universal Display)公司也在SM-OLED技术发展的推动上做了大量工作。在2008年5月的DisplayWeek展会上，UDC和合作伙伴LG公司共同展出了4英寸的QVGA全彩色主动阵列OLED显示器原型，非晶背板融合了UDC公司专有的PHOLED(磷光)技术和TOLED(透明复合阴极硅底板)技术，该显示器的研发得到了美国国防部的支持。

　　索尼公司推出的XEL-1也在OLED市场上引起了不小的轰动，这是市场上第一款商用的OLED电视。这款11英寸大小，1024×600像素分辨率的显示屏仅为3毫米厚，并采用了SM-OLED技术，它的峰值功率消耗约为45瓦。那么这款OLED电视机在价格上是否具有优势呢，这个问题就比较难。2,500美金的价格，无论是买50英寸等离子或52英寸的液晶电视都足够了。XEL-1高昂的成本对早期购买的用户来说，堪称代价较大的价格代价，但它也反映了当前OLED制造工艺的低收益率。我们这样来计算，XEL-1每英寸的零售价格约为227美金，一台42英寸的价格为9,545美金，如此昂贵的价格是等离子显示器在10年前的卖价。

　　索尼公司也展出过27英寸SM-OLED，该款产品厚度为9毫米，具有1920×1080像素分辨率。它和XEL-1的平均亮度都为200尼特，峰值亮度为600流明。(由于OLED是自发光，其亮度随着内容一起动态变化，这与CRT和等离子显示器一样)。

　　在2009年CES上，三星也展示了OLED电视产品，其中包括14英寸和31英寸的原型电视，但并未准备面向市场商用。三星的SDI(同时也负责等离子显示器的生产)，积极参与主动阵列OLED的生产，并计划将OLED显示器推向市场。

OLED发展的艰难险阻

　　OLED进入主流市场面临着诸多障碍，前面我们已经提到了低收益率和亮度和色彩一致性等。另一方面则是经济原因，OLED面临着来自HDTV市场主流的液晶和等离子技术的激烈竞争。在此，我们要提及另一显示技术，即佳能的SED技术。它结合了传统CRT显示和平板显示的优点，其原理相当于在一块平板上安装数以万计的超微型电子枪。该技术拥有CRT在亮度、色彩、可视角度、响应时间等方面的优势，但在高清分辨率上并不输于液晶，在功耗上对比液晶和等离子也拥有很大优势。SED一度被视作是与OLED并驾齐驱的下一代主流显示技术。佳能2005年就已经展示了SED电视原型机，但至今也无法推向市场，专利侵权官司是造成这种阻碍的重要原因，但我们不得不承认，液晶和等离子这两种主流显示器在价格和技术上的成熟优势，确实让OLED和SED举步维艰。

　　尽管大家都喜欢像信用卡一样薄的HDTV，可以贴在墙上，但OLED厂商大多都将重心集中在小型的、寿命周期较短的显示器市场如便携式电子产品，包括手机(数亿产品已经在美国使用)、微型计算机和游戏机等。

　　这些产品通常都是几年就会更新换代，这也就意味着即使最保守的估计，哪怕OLED荧光粉的寿命时间只有一半如蓝色和红色，产品仍然会在安全的寿命周期内。(例如：手机每天使用8小时，一年365天，如果使用2年，其使用时间为8×365×2=5840小时，这也远低于现在蓝色OLED在衰减到一半亮度前1万小时的寿命。)

　　此外，小尺寸屏幕比适用于电视的大尺寸OLED屏幕的生产有着更高的产出效率。自从爱普生和三星展出了40英寸OLED模型机后，在更大的尺寸上厂商们就很少有动作了，因为无论是从技术还是价格上都实在是太困难。

　　OLED在手持电子设备应用上更为成功的原因是它们在高亮环境光环境下，比透射和反射式液晶显示器具有更好的观看优势，在任何光线环境下，图像亮度、饱和度以及色彩对比度都很完美，就像在大型户外的数字告示牌中采用的LED显示屏一样，即便是光线直射，也能达到很好的效果。在2003年，柯达试图生产主流的SM-OLED显示设备，并推出了柯达的EasyShare LS663数码相机，背部显示器是2.2英寸SM-OLED，但该产品仅在欧洲和亚洲上市，但最终还是采用传统的LCD的款型取代了OLED LS663。

OLED的未来

　　OLED似乎无法越过“进一步，退一步”的舞步式发展态势，并在过去20年来一直都处于这种状态。然而，事实上，索尼在2007年推出小电视机产品为市场打了一针强心剂，即使产量仍然是挥之不去的头痛问题，但也足以让其他OLED市场领导者有足够的理由硬着头皮投身到OLED产品更多的研发中去。

　　其他的技术和产品创新有可能进一步打开市场大门。UDC和LG的合作就是其中之一，并具有重大意义，国防、航空和交通运输部门对防震显示器的需求将大量增加。目前，柔性OLED在各种显示的最大的需求大部分来自虚拟仪表盘和小型电脑。

　　2009年3月，通用电气公司全球研究部展示了所谓的世界上第一个卷带式OLED照明设备，并制订了1,300万美元的目标，通过4年合作，通用电气与能源转换设备部及美国商务部国家标准与技术机构合作，推出低成本的系统批量生产柔性电子纸显示设备、便携式电视屏幕大小的海报、太阳能为动力的电池和高效率的照明设备。

　　2009年5月，索尼发布了有机薄膜晶体管(TFT)，印刷在塑料上的柔性薄膜。这种特别的OLED原型拥有160×120像素矩阵，每英寸80像素分辨率和每个像素318微米的尺寸。

　　与此同时，CDT、住友、Novaled也在2009年5月底宣布计划联合共同开发混合OLED设备，将兼备新的聚合物发光层和电子传输层掺杂。Novaled在OLED功耗效率上也有了新的突破，实现了白色OLED每瓦32流明，绿色OLED每瓦100流明的亮度新水平。他们还在测试一种新的有机材料，以取代传统的玻璃系统，这也是柔性显示器市场要发展起来所不可缺少的。

　　在市场上，我们见到的最多的OLED产品是虚拟控制面板，类似于正在研究的GUI和LCD显示器。二者最大的区别是OLED会更节能，只需照亮需要的发光的部位，而无需照亮整个面板显示所有可用的按钮。

　　事实上，小型的OLED屏幕也会用在传统的机械式按键上。NKK Switches公司，已经生产出了OLED的智能开关，它具有一个微小的(15×11毫米)屏幕，分辨率64×48像素，另外也有不具备开关的OLED屏幕，被动式阵列显示器的寿命约为15,000小时。

技术突破

　　OLED技术技术发展方向是从小尺寸、低分辨率的PM-OLED向大尺寸、高分辨率的AM-OLED发展，同时研究柔性显示器及白光照明等。需要解决的技术重点包括以下方面。

　　研发用于AM-OLED的低温多晶硅TFT技术，尤其解决结晶化技术、TFT亮度补偿技术及TFT基板制程工艺等。

　　增加OLED的亮度。目前OLED显示器的实际亮度远未达到其理论值，需研究新的器件结构如在阴阳极内侧加缓冲层、选用逸出功低且大气稳定性好的阴极材料、开发逸出功大且透光性好的阳极材料、研究能级结构对发光更有效的有机材料等。

　　增加器件的寿命和稳定性。尽管OLED寿命已达到近3万小时，但与CRT、LCD相比仍有较大的差距，因此提高器件的发光效率，减少发热对器件寿命的影响，同时改进制备工艺，加强对基底材料的超净处理并减少氧、水汽对器件的侵蚀，以提高器件寿命和稳定性是OLED技术发展需解决的重要问题。

　　进行新的高效有机材料的研究。OLED技术发展的另一重要方面是研究低驱动电压、高发光效率的新型有机发光材料，进行荧光材料的改良性及磷光材料研究。

　　改善生产工艺，提高成品率，降低成本，确保市场竞争力。

更多相关：