與蘋果有緣——淺談OLED的興起
很早之前就有傳聞，說是蘋果公司的手機(jī)會(huì)采用OLED屏幕，但是轉(zhuǎn)眼數(shù)年過去了，iPhone仍然采用LCD屏。反而前段時(shí)間剛推出的三星的Galaxy S7 Edge和小米note2等手機(jī)采用了OLED屏幕，而且這個(gè)范圍還在擴(kuò)大。其實(shí)，可能大家不知道，其實(shí)蘋果早就在他的產(chǎn)品線中使用了OLED屏幕--首款可穿戴設(shè)備Apple Watch。不過，已經(jīng)基本可以確認(rèn)蘋果今年推出的iPhone，將至少有一款采用OLED面板，這也將成為傳聞中的iPhone8的一大亮點(diǎn)，而傳聞中蘋果公司同時(shí)計(jì)劃將這種屏幕使用到ipad和macbook上則成為了OLED產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的一個(gè)導(dǎo)火索。
說了半天，那么什么是OLED呢？
根據(jù)百度百科解釋，OLED，中文名為有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode, UIV OLED），又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（Organic Electroluminesence Display, UIV OLED）。與液晶顯示（Liquid Crystal Display, LCD）是不同類型的發(fā)光原理。OLED由美籍華裔教授鄧青云（Ching W. Tang）1983年在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)，由此展開了對(duì)OLED的研究。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無窮高的對(duì)比度、較低耗電、極高反應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)。但是，在價(jià)格（較大顯示面板）、壽命、分辨率暫無法與液晶顯示器匹敵。有機(jī)發(fā)光二極管依色彩可分為單色、多彩及全彩等種類，其中全彩有機(jī)發(fā)光二極管的制備最為困難；依驅(qū)動(dòng)方式可分為被動(dòng)式（Passive Matrix, PMOLED）與主動(dòng)式（Active Matrix, AMOLED）。
OLED基本結(jié)構(gòu)層由空穴傳輸層（HTL）、發(fā)光層（EL）和電子傳輸層（ETL）組成。其工作原理簡單描述如下：當(dāng)一順向偏壓施加于元件時(shí)，電洞從陽極（anode、加正電壓）注入空穴傳輸層（Hole Transport Layer，HTL）之最高填滿分子軌域（HOMO），而電子從陰極（cathode，加負(fù)電壓）注入電子傳輸層（Electron Transport layer，ETL）之最低未填滿分子軌域（LUMO），注入之載子，在外加電場(chǎng)之影響下漂移，進(jìn)而在發(fā)光層（此層可能是HTL或是ETL）中結(jié)合，電子落入電洞中而進(jìn)入發(fā)光激態(tài)（luminescent excited state），形成激子（Exciton），導(dǎo)致激態(tài)分子之產(chǎn)生，部份激態(tài)分子以輻射衰減（radiative recombination）的方式回到基態(tài)，衰減時(shí)，將多余能量以光子的形態(tài)釋出而發(fā)光。
專業(yè)術(shù)語太多，不過我們可以從中看到，正是由于OLED屏視廣視角、能以低能耗模式運(yùn)行、反應(yīng)速度高等特點(diǎn)，很適合在手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、電視等屏幕上使用，我們可以預(yù)示到， OLED屏幕將會(huì)是一個(gè)趨勢(shì)。
那么，為什么說OLED屏幕將會(huì)是一個(gè)新的趨勢(shì)呢？下面，我們就來進(jìn)一步了解OLED。要理解OLED屏的優(yōu)勢(shì)，讀者需要首先搞清楚它在核心設(shè)計(jì)方面與LCD、LED屏的差異。對(duì)于LCD、LED屏來說，屏幕上顯示的內(nèi)容來自透過不同顏色像素的背光源。隨著像素密度的增加，像素尺寸會(huì)減小，要獲得同樣的亮度，顯示屏需要功率更高的背光源。它還增加了顯示屏的厚度。LED LCD面板使用了背光來點(diǎn)亮像素，而OLED的像素是可以獨(dú)立發(fā)光的，無需獨(dú)立的背光源。如此一來，OLED面板的亮度可實(shí)現(xiàn)逐個(gè)像素的控制，這是LED LCD所做不到的。（而通過使用塑料而非玻璃基底，OLED顯示屏可以做成曲面屏，這就是我們經(jīng)?？吹降拈_頭提到兩款曲面屏手機(jī)的由來）。
如果OLED那么好，為什么目前仍未普及呢？這主要是因?yàn)檫@種面板的生產(chǎn)難度非常高。據(jù)了解，目前有兩種OLED技術(shù)方式，一種是FMM（精細(xì)金屬遮罩，F(xiàn)ineMetal Mask，也叫精細(xì)金屬掩膜板），采用紅、綠、藍(lán)像素并置法（RGB-SBS，Side-By-Side），由紅、綠、藍(lán)像素分別發(fā)光所組成，不僅能獲得較佳色彩飽和度，還能省電，但大尺寸蒸鍍（Evaporation）非常不容易。所以，這種技術(shù)路線的大尺寸面板規(guī)模量產(chǎn)，當(dāng)前是比較苦難的，成本很高，良品率很低，這是三星所選擇的技術(shù)路線。因此，大家也看到，三星量產(chǎn)的是手機(jī)屏幕等小屏幕，遲遲沒有量產(chǎn)上市OLED電視，核心原因就是這里，實(shí)在是技術(shù)沒辦法短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并不是三星不想賣，不想做OLED電視。
另一種，就是LG為代表的WOLED技術(shù)了。從市面上的彩電產(chǎn)品看，高效率的白光（White）OLED技術(shù)已經(jīng)逐步成真，并且隨著材料與元件的技術(shù)演進(jìn)，白光OLED技術(shù)已到達(dá)照明領(lǐng)域與顯示器領(lǐng)域上可以被接受的水準(zhǔn)，至少是比現(xiàn)在的液晶電視要完美得多。
在OLED素子市場(chǎng)，2015年WOLED的規(guī)模約2億2300萬美元，而FMM是4億3600萬美元。白光OLED雖然容易量產(chǎn)，產(chǎn)品也達(dá)到一個(gè)新的級(jí)別，但值得說明的是，相較于采用紅、綠、藍(lán)像素并置法FMM的OLED廣色域與高色純度，白光元件畢竟是妥協(xié)版。
從這個(gè)層面而言，在普及階段，白光OLED的發(fā)展速度更快，由于成本低，良品率也高，所以比較受彩電廠家的青睞；但FMM技術(shù)瓶頸的解決也是必然的方向，理論上最佳的產(chǎn)品技術(shù)，總會(huì)有成為現(xiàn)實(shí)擺在用戶眼前的一天，只是時(shí)間早晚的問題。
OLED技術(shù)起源于歐美，但可以看到，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的國家/地區(qū)主要集中在東亞，如日本、韓國、中國等地區(qū)。全球涉足OLED產(chǎn)業(yè)的企業(yè)產(chǎn)品主要是小尺寸無源OLED器件，真正對(duì)LCD（液晶）構(gòu)成威脅的有源OLED器件，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的只有少數(shù)幾家公司。我國雖然具有一定的OLED產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善，尤其是上游產(chǎn)品競爭力不強(qiáng)。關(guān)鍵設(shè)備以及整套設(shè)備的系統(tǒng)化技術(shù)等大都掌握在日本、韓國和歐洲企業(yè)手中。需要我們這些科學(xué)家去努力，去探索。
目前，全球OLED產(chǎn)業(yè)還處于產(chǎn)業(yè)化初期，但是不得不說的是，隨著2K、4K屏的興起，手機(jī)、電視的屏幕分辨率越來越高，在未來肯定會(huì)有越來越多的廠商選擇OLED屏的，OLED屏將會(huì)成為手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、電視的主力，在未來幾年里要做的是僅僅是完善生產(chǎn)工藝，提高成品率，降低成本。
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