OLED大有可为
- 来源:计算机世界
- 关键字:OLED,手机,屏幕,特性
- 发布时间:2011-04-27 15:03
如果你的智能手机屏幕看起来特别明亮鲜艳，那么它一定是OLED手机。目前，三星Galaxy S、谷歌Nexus S和HTC Droid Incredible等智能手机都在使用OLED屏幕，这种非传统的显示屏更快、更薄、更轻，提供了更鲜艳的色彩和更高的对比度，耗电量只有普通LCD屏幕的四分之一。
OLED问世已有十多个年头，但在近几年才流行起来，不过只能用于尺寸很小的屏幕。调研公司DisplaySearch声称，采用OLED的手机在2010年的出货量超过了4000万部，今年的出货量会继续增长。
现在，这项技术已准备好从手机市场拓展到平板电脑、电视机及更多设备，但前提是厂商们能够降低OLED屏幕的生产成本——目前OLED屏幕的成本远高于液晶屏。
OLED还有另一个出色的特性：屏幕介质可以做在柔性基板上，比如塑料或可弯曲的金属薄片上，而不是像液晶屏那样做在易碎、刚性的玻璃基板上。这为未来轻薄牢固的新一代屏幕奠定了基础，并且为柔韧的可弯曲屏幕，甚至可卷曲的屏幕铺平了道路。
大尺寸仍是瓶颈
OLED屏幕与液晶屏一样，使用做在玻璃上的TFT阵列为屏幕介质通电，由于组成OLED屏幕介质的有机材料可发出红、绿、蓝三色光，且不必像液晶屏那样穿透滤色片，因此，OLED屏幕具有既明亮又节能的优势。同时，OLED还比液晶屏和等离子电视屏幕视角更宽广、色彩和对比度更好，响应时间也更短。虽然目前液晶屏的响应时间已缩短到2毫秒~30毫秒，但OLED的响应时间只有2微秒。Insight Media公司的分析师Steve Sechrist说；“它不仅仅是很快，而是快如闪电。” OLED技术提供商美国环宇显示公司（UDC）的副总裁兼总经理Janice Mahon说：“OLED的响应速度就算不比液晶屏快上千倍，至少也要快几百倍。”
作为基于OLED的智能手机领域的早期领导厂商，三星率先将魔幻炫屏（Super AMOLED）技术应用在Galaxy S等智能手机上。由于把触摸传感器集成到了OLED面板的“三明治夹层”中，不再需要单独的塑料或玻璃触摸层，屏幕整体显得更薄。三星声称，下一代Super AMOLED Plus屏幕增加了子像素的数量，图像更清晰，在阳光直射的环境下也更容易看清。Super AMOLED Plus屏幕会逐渐配备三星的智能手机，如4G LTE、Galaxy S II 和Infuse 4G。
遗憾的是，到目前为止，批量生产的OLED屏幕只有几英寸大小，如果厂商能够生产出大尺寸的OLED屏幕，一个庞大的市场就在眼前。为了突破技术瓶颈，三星、LG Display和友达光电（AUO）等厂商竞相制造下一代生产设施，旨在逐步加大屏幕尺寸，直到OLED屏幕能够支持电视尺寸。
厂商们试图制造更大尺寸屏幕的举动时续时断。早在2008年，索尼就推出了11英寸的OLED电视XEL-1，高达2499美元的价格使其在2010年突然撤出市场。2010年4月，索尼推出了价格高达3549美元、面向专业视频制作人员的7.4英寸OLED显示器PVM-740。但索尼发言人说：“我们目前没有将产品投入市场的时间表。”
三星也曾推出过一款采用31英寸OLED屏幕的电视原型。DisplaySearch公司指出，2010年，各种类型和尺寸的OLED屏幕的销售额比2009年增加了20%，达到10亿美元；到2017年，这一数据将暴增到800亿美元。
目前，三星占据了OLED市场的半壁江山，大多数OLED用在智能手机等小屏幕设备上。市场调研公司iSuppli称， 2010年出货的4600万块屏幕中，三星一家的供应量就占到了近90%。虽然其他厂商在纷纷准备建厂，但“三星是惟一实现批量生产的厂商”，分析师Vinita Jakhanwal说。今年晚些时候，一家耗资20亿美元的新建工厂将投入生产，三星的产能即将翻番。三星发言人表示，预计到2015年，三星OLED面板的出货量会猛增35倍，达到7亿块。
目前，下一代OLED屏幕肯定不会大到足以用在电视上，但今年晚些时候，三星的5英寸至7英寸OLED屏幕将取代7英寸Galaxy Tab等小型平板电脑上的液晶屏。
差速老化是症结所在
但是厂商们能克服批量生产更大尺寸屏幕面临的种种障碍，满足要求更高的应用环境吗？DisplaySearch公司新兴显示技术副总裁Jennifer Colegrove表示，即使在智能手机大小的屏幕上，基于OLED的屏幕的生产成本也要比同类的液晶屏贵20%至25%，这一成本通常会转嫁到消费者头上。她补充说，如果尺寸大于10英寸，OLED屏幕的成本更要高出500%。
但Colegrove表示，从长远来看，这项技术在成本上更加具有竞争力，因为OLED屏幕的结构制造起来要比液晶屏更加简单。
OLED的另一个缺点是生成红绿蓝三种颜色的有机材料的寿命长短不一，这被称为差速老化（differential aging），其中，蓝色材料是OLED的问题所在。
例如环宇显示公司生产的磷光OLED，其材料能生成寿命长达“几十万个小时”的绿色和红色光，被广泛应用于许多厂商设计的OLED屏幕上。但该公司还没有开发出产生蓝色光寿命比较长的产品，目前，屏幕厂商们采用的荧光OLED技术，蓝色光材料的寿命只有大约5万个小时。
使用强烈色彩的应用环境会更快地缩短OLED屏幕的色彩寿命。使用蓝色背景的应用环境会加剧差速老化问题，白色背景的应用环境更是OLED屏幕的致命伤，因为生成白色光要求红色、绿色和蓝色三色光同时开启，不仅耗电量更大，更会严重缩短OLED屏幕寿命。
环宇显示公司的Mahon表示，目前这一代的OLED屏幕已经超过对移动应用环境的要求，对电视来说“绰绰有余”。但是三星及其他OLED屏幕厂商要求针对电视和其他更加苛刻的应用环境，生产寿命更长的蓝色材料产品。Mahon表示，环宇显示正在开展这方面的工作，但到目前为止，还是不能突破蓝色材料5万小时的大关。
柔性面板蓄势待发
如果能够克服差速老化问题和大尺寸屏幕的量产问题，相信大部分厂商都会抛弃传统的玻璃基板TFT背板，改用更薄、更轻、更耐用的柔性塑料或金属薄片作为屏幕基板。
研究人员表示，由于采用了基于印刷的“卷绕式”（roll-to-roll）制造工艺，把晶体管阵列嵌入到基板上，而不是采用传统的掩膜对准（mask alignment）独立工艺，柔性OLED的生产成本有可能低于液晶屏。
目前，三星、索尼及其他厂商已经演示了柔性OLED屏幕产品；环宇显示公司也一直在与LG Display合作，为很看重柔性背板耐用性的美国陆军和空军供应屏幕原型。
Mahon表示，面向军队的屏幕原型比普通OLED要薄一点、略微弯曲，不过仍装在刚性外壳里面。“随着技术变得更加成熟，我们会让它适合半径范围更小的部件，生产出卷绕10万次都不会坏的部件。”
但批量生产真正的柔韧屏幕或弯曲幅度更大的产品还要再过几年。DisplaySearch公司的Colegrove认为，这至少要在三四年之后。她表示，与环宇显示公司的原型一样，未来的柔性屏幕很可能与刚性框架集成，以凸显客户看重的耐用性和轻薄性等特性。
从短期来看，能弯曲的OLED屏幕将为我们带来采用全新屏幕设计的OLED智能手机。例如谷歌的Nexus S，就采用了略微弯曲的玻璃屏幕。
抛开技术障碍不说，厂商们只有看到庞大的市场需要，才会开始批量生产任何一种新型屏幕。就平板OLED屏幕而言，其市场在于手机和电视；就柔性OLED而言，其市场目前还是个未知数。
而就算现在有一个诱人的市场，OLED厂商们也还没有完全做好生产的准备。Insight Media公司的Werner表示，三星等OLED厂商正忙于将使用玻璃基板的新“第5.5代”生产设施投入运行，“我认为我们在2012年下半年之前看不到任何批量生产的柔性OLED，在2012年之后也许也看不到。”
不过，即使柔性屏幕还要再过一两年才问世，但OLED已牢牢站稳了脚跟。只是由于市场供应状况一直吃紧，才限制了采用这项技术的手机的数量。Insight Media公司的Sechrist说：“三星为其客户供应的OLED数量还不够多。”
但三星和LG Display已经承诺，今年晚些时候，新建生产工厂将投入运行，届时将能够量产支持小型平板电脑尺寸的OLED屏幕，友达光电等台湾公司也在加大OLED方面的投入，相信采用OLED屏幕的产品在今年晚些时候将开始大批量出现在相机和智能手机中。DisplaySearch预测，第一批OLED平板电脑设备会在今年年底前进入市场。
Sechrist说：“OLED是小尺寸屏幕的未来，我们已经在笔记本电脑中看到了OLED的原型。未来，连苹果都可能向这一方向迈进。”
链接
OLED屏幕的三明治夹层结构
美国亚利桑那州立大学柔性屏幕研究中心主任Nicholas Colaneri表示，平板屏幕是一种复杂的三明治夹层结构，由多种材料组成。以目前常见的液晶屏为例，屏幕的底层通常是玻璃材质的基板，厂商在玻璃上面做了一层由硅制成的薄膜晶体管TFT，负责为其上的液晶体屏幕介质层通电。“液晶体层的工作方式如同软百叶帘。”Colaneri说，装在屏幕后面的背光设备透过液晶体发出光线，然后透过滤色片层生成红、绿、蓝三色像素，从而形成最终图像。
OLED则不同，厂商把液晶体和滤色片换成从上到下的4层到7层的有机薄膜，它们夹在两块金属触片之间。这种薄膜的厚度只有几千分之一埃（1埃＝0.1纳米），大小只有液晶屏中液晶体的几分之一。OLED屏幕通过向TFT层施加电压，给OLED各层通电。Colaneri说：“当电流依次通过有机薄膜时，OLED屏幕就会发光。”因此，虽然OLED各层仍需要TFT层才能工作，但OLED屏幕的三明治夹层结构使其不需要背光和滤色片层也能正常工作。
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OLED问世已有十多个年头，但在近几年才流行起来，不过只能用于尺寸很小的屏幕。调研公司DisplaySearch声称，采用OLED的手机在2010年的出货量超过了4000万部，今年的出货量会继续增长。
现在，这项技术已准备好从手机市场拓展到平板电脑、电视机及更多设备，但前提是厂商们能够降低OLED屏幕的生产成本——目前OLED屏幕的成本远高于液晶屏。
OLED还有另一个出色的特性：屏幕介质可以做在柔性基板上，比如塑料或可弯曲的金属薄片上，而不是像液晶屏那样做在易碎、刚性的玻璃基板上。这为未来轻薄牢固的新一代屏幕奠定了基础，并且为柔韧的可弯曲屏幕，甚至可卷曲的屏幕铺平了道路。
大尺寸仍是瓶颈
OLED屏幕与液晶屏一样，使用做在玻璃上的TFT阵列为屏幕介质通电，由于组成OLED屏幕介质的有机材料可发出红、绿、蓝三色光，且不必像液晶屏那样穿透滤色片，因此，OLED屏幕具有既明亮又节能的优势。同时，OLED还比液晶屏和等离子电视屏幕视角更宽广、色彩和对比度更好，响应时间也更短。虽然目前液晶屏的响应时间已缩短到2毫秒~30毫秒，但OLED的响应时间只有2微秒。Insight Media公司的分析师Steve Sechrist说；“它不仅仅是很快，而是快如闪电。” OLED技术提供商美国环宇显示公司（UDC）的副总裁兼总经理Janice Mahon说：“OLED的响应速度就算不比液晶屏快上千倍，至少也要快几百倍。”
作为基于OLED的智能手机领域的早期领导厂商，三星率先将魔幻炫屏（Super AMOLED）技术应用在Galaxy S等智能手机上。由于把触摸传感器集成到了OLED面板的“三明治夹层”中，不再需要单独的塑料或玻璃触摸层，屏幕整体显得更薄。三星声称，下一代Super AMOLED Plus屏幕增加了子像素的数量，图像更清晰，在阳光直射的环境下也更容易看清。Super AMOLED Plus屏幕会逐渐配备三星的智能手机，如4G LTE、Galaxy S II 和Infuse 4G。
遗憾的是，到目前为止，批量生产的OLED屏幕只有几英寸大小，如果厂商能够生产出大尺寸的OLED屏幕，一个庞大的市场就在眼前。为了突破技术瓶颈，三星、LG Display和友达光电（AUO）等厂商竞相制造下一代生产设施，旨在逐步加大屏幕尺寸，直到OLED屏幕能够支持电视尺寸。
厂商们试图制造更大尺寸屏幕的举动时续时断。早在2008年，索尼就推出了11英寸的OLED电视XEL-1，高达2499美元的价格使其在2010年突然撤出市场。2010年4月，索尼推出了价格高达3549美元、面向专业视频制作人员的7.4英寸OLED显示器PVM-740。但索尼发言人说：“我们目前没有将产品投入市场的时间表。”
三星也曾推出过一款采用31英寸OLED屏幕的电视原型。DisplaySearch公司指出，2010年，各种类型和尺寸的OLED屏幕的销售额比2009年增加了20%，达到10亿美元；到2017年，这一数据将暴增到800亿美元。
目前，三星占据了OLED市场的半壁江山，大多数OLED用在智能手机等小屏幕设备上。市场调研公司iSuppli称， 2010年出货的4600万块屏幕中，三星一家的供应量就占到了近90%。虽然其他厂商在纷纷准备建厂，但“三星是惟一实现批量生产的厂商”，分析师Vinita Jakhanwal说。今年晚些时候，一家耗资20亿美元的新建工厂将投入生产，三星的产能即将翻番。三星发言人表示，预计到2015年，三星OLED面板的出货量会猛增35倍，达到7亿块。
目前，下一代OLED屏幕肯定不会大到足以用在电视上，但今年晚些时候，三星的5英寸至7英寸OLED屏幕将取代7英寸Galaxy Tab等小型平板电脑上的液晶屏。
差速老化是症结所在
但是厂商们能克服批量生产更大尺寸屏幕面临的种种障碍，满足要求更高的应用环境吗？DisplaySearch公司新兴显示技术副总裁Jennifer Colegrove表示，即使在智能手机大小的屏幕上，基于OLED的屏幕的生产成本也要比同类的液晶屏贵20%至25%，这一成本通常会转嫁到消费者头上。她补充说，如果尺寸大于10英寸，OLED屏幕的成本更要高出500%。
但Colegrove表示，从长远来看，这项技术在成本上更加具有竞争力，因为OLED屏幕的结构制造起来要比液晶屏更加简单。
OLED的另一个缺点是生成红绿蓝三种颜色的有机材料的寿命长短不一，这被称为差速老化（differential aging），其中，蓝色材料是OLED的问题所在。
例如环宇显示公司生产的磷光OLED，其材料能生成寿命长达“几十万个小时”的绿色和红色光，被广泛应用于许多厂商设计的OLED屏幕上。但该公司还没有开发出产生蓝色光寿命比较长的产品，目前，屏幕厂商们采用的荧光OLED技术，蓝色光材料的寿命只有大约5万个小时。
使用强烈色彩的应用环境会更快地缩短OLED屏幕的色彩寿命。使用蓝色背景的应用环境会加剧差速老化问题，白色背景的应用环境更是OLED屏幕的致命伤，因为生成白色光要求红色、绿色和蓝色三色光同时开启，不仅耗电量更大，更会严重缩短OLED屏幕寿命。
环宇显示公司的Mahon表示，目前这一代的OLED屏幕已经超过对移动应用环境的要求，对电视来说“绰绰有余”。但是三星及其他OLED屏幕厂商要求针对电视和其他更加苛刻的应用环境，生产寿命更长的蓝色材料产品。Mahon表示，环宇显示正在开展这方面的工作，但到目前为止，还是不能突破蓝色材料5万小时的大关。
柔性面板蓄势待发
如果能够克服差速老化问题和大尺寸屏幕的量产问题，相信大部分厂商都会抛弃传统的玻璃基板TFT背板，改用更薄、更轻、更耐用的柔性塑料或金属薄片作为屏幕基板。
研究人员表示，由于采用了基于印刷的“卷绕式”（roll-to-roll）制造工艺，把晶体管阵列嵌入到基板上，而不是采用传统的掩膜对准（mask alignment）独立工艺，柔性OLED的生产成本有可能低于液晶屏。
目前，三星、索尼及其他厂商已经演示了柔性OLED屏幕产品；环宇显示公司也一直在与LG Display合作，为很看重柔性背板耐用性的美国陆军和空军供应屏幕原型。
Mahon表示，面向军队的屏幕原型比普通OLED要薄一点、略微弯曲，不过仍装在刚性外壳里面。“随着技术变得更加成熟，我们会让它适合半径范围更小的部件，生产出卷绕10万次都不会坏的部件。”
但批量生产真正的柔韧屏幕或弯曲幅度更大的产品还要再过几年。DisplaySearch公司的Colegrove认为，这至少要在三四年之后。她表示，与环宇显示公司的原型一样，未来的柔性屏幕很可能与刚性框架集成，以凸显客户看重的耐用性和轻薄性等特性。
从短期来看，能弯曲的OLED屏幕将为我们带来采用全新屏幕设计的OLED智能手机。例如谷歌的Nexus S，就采用了略微弯曲的玻璃屏幕。
抛开技术障碍不说，厂商们只有看到庞大的市场需要，才会开始批量生产任何一种新型屏幕。就平板OLED屏幕而言，其市场在于手机和电视；就柔性OLED而言，其市场目前还是个未知数。
而就算现在有一个诱人的市场，OLED厂商们也还没有完全做好生产的准备。Insight Media公司的Werner表示，三星等OLED厂商正忙于将使用玻璃基板的新“第5.5代”生产设施投入运行，“我认为我们在2012年下半年之前看不到任何批量生产的柔性OLED，在2012年之后也许也看不到。”
不过，即使柔性屏幕还要再过一两年才问世，但OLED已牢牢站稳了脚跟。只是由于市场供应状况一直吃紧，才限制了采用这项技术的手机的数量。Insight Media公司的Sechrist说：“三星为其客户供应的OLED数量还不够多。”
但三星和LG Display已经承诺，今年晚些时候，新建生产工厂将投入运行，届时将能够量产支持小型平板电脑尺寸的OLED屏幕，友达光电等台湾公司也在加大OLED方面的投入，相信采用OLED屏幕的产品在今年晚些时候将开始大批量出现在相机和智能手机中。DisplaySearch预测，第一批OLED平板电脑设备会在今年年底前进入市场。
Sechrist说：“OLED是小尺寸屏幕的未来，我们已经在笔记本电脑中看到了OLED的原型。未来，连苹果都可能向这一方向迈进。”
链接
OLED屏幕的三明治夹层结构
美国亚利桑那州立大学柔性屏幕研究中心主任Nicholas Colaneri表示，平板屏幕是一种复杂的三明治夹层结构，由多种材料组成。以目前常见的液晶屏为例，屏幕的底层通常是玻璃材质的基板，厂商在玻璃上面做了一层由硅制成的薄膜晶体管TFT，负责为其上的液晶体屏幕介质层通电。“液晶体层的工作方式如同软百叶帘。”Colaneri说，装在屏幕后面的背光设备透过液晶体发出光线，然后透过滤色片层生成红、绿、蓝三色像素，从而形成最终图像。
OLED则不同，厂商把液晶体和滤色片换成从上到下的4层到7层的有机薄膜，它们夹在两块金属触片之间。这种薄膜的厚度只有几千分之一埃（1埃＝0.1纳米），大小只有液晶屏中液晶体的几分之一。OLED屏幕通过向TFT层施加电压，给OLED各层通电。Colaneri说：“当电流依次通过有机薄膜时，OLED屏幕就会发光。”因此，虽然OLED各层仍需要TFT层才能工作，但OLED屏幕的三明治夹层结构使其不需要背光和滤色片层也能正常工作。
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