OLED 技术创造新的可能性
而今,大小屏幕在我们的日常生活中已经很常见。从智能手机到电视,再到巨大的户外广告显示屏,与至少一个屏幕(或者更多)互动,已成为我们生活的常态。
直到最近,这些显示屏都几乎完全使用液晶显示屏 (LCD) 技术生产,但在过去十年中,有机发光二极管 (OLED) 抢尽了风头。它们现在已被公认为黄金标准。
OLED 技术为各种尺寸的显示屏带来了一系列新的可能性。从更薄、自由形态、柔性、可打印、可穿戴显示屏到甚至透明的显示屏,该技术的可能性似乎是无限的。OLED 研究正在发生激动人心的创新,将真正使科幻小说中的事物成为现实。
你知道吗?
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40%
的 2021 年所出售智能手机采用了 OLED 显示屏 [1]
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3倍
是 2020 年至 2027 年生产的 OLED 显示屏的预计面积增长程度 [2]
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800万
是生产一块 4K 电视屏幕需要的 OLED 像素数量 [3]
OLED 的诸多优点
为了理解 OLED 技术如何推动这些发展,我们需要退一步,看看它实际上是如何工作的。
每个 OLED 显示屏像素都由一叠夹在阳极和阴极之间的有机薄层组成。施加一个小电场,OLED 就开始发光。关闭电场,OLED 会变暗,产生黑色像素。OLED 发光的颜色由使用的有机材料和堆叠设计决定。
有机材料本身是发光的,因此不同于 LCD 屏幕,OLED 显示屏不需要背光。这意味着,采用 OLED,只需关闭像素即可在显示屏上呈现真正的黑色。
无需背光意味着,OLED 屏幕比 LCD 屏幕更薄、更轻,功耗更低。可将 OLED 应用在刚性玻璃或柔性基材(如塑料或金属箔)上,将几乎每个表面变成潜在的显示屏或光源。而且,OLED 显示屏还可提供无与伦比的色彩亮度和高对比度,带来更丰富的观看体验。
需要 800 万像素才能生产出今天的一款超高清 4K 电视屏幕 [1]。这些像素中的每一个都必须完美工作,因为人眼对色彩和亮度的偏差非常敏感。
OLED 显示屏日益成为日常生活的重要组成部分重要组成部分
OLED 已被视为显示屏的黄金标准,在高端电视和智能手机中,该技术几乎无处不在。但 OLED 也越来越多地用于智能手表、电脑显示器和虚拟现实 (VR) 耳机等设备。
历史上,大多数主要智能手机制造商只会为其旗舰设备配备 OLED 显示屏。但该技术变得日渐普及,2021 年出售的所有智能手机中有 40% 都采用了 OLED 面板。到 2022 年,这一数字预计将达到 45% [3]。
“这是一个令人激动、充满活力的市场。”全球产品开发负责人 Johannes Canisius 表示,“我们的团队有机会在开发世界上最先进的显示技术方面引领潮流。”
他补充道:“要知道,我研究的材料也用于我整天随身携带的设备中,以及我的朋友和家人使用的设备中。这太神奇了。在某种程度上,我的产品与他们形影不离。”
提高 OLED 性能和寿命
尽管近年来 OLED 技术的普及迅速增长,但仍有许多进步的空间。我们正在开发新的创新空穴传输材料 (HTM),这是 OLED 发展的关键驱动因素。
HTM 在每一个 OLED 堆叠中都扮演着重要的角色,控制着像素上电荷的微妙平衡。HTM 的性能直接反映在整体显示屏的性能上。我们正在使用模拟工具和复杂的分析来帮助充分了解 HTM 发挥作用的过程,从原子级别到完整的设备规模。
通过改进 HTM,我们可提高 OLED 屏幕的效率和寿命,使该技术更加可靠和可持续。我们已经取得了几项材料突破,使新的 OLED 应用在大小屏幕上成为可能。高级 HTM 有望解决目前限制 OLED 性能的其他挑战。
OLED 显示屏的制造是该技术的另一组成部分,制造工艺正在不断改进。大多数 OLED 显示屏都采用真空热蒸镀法生产。将有机材料加热以形成气体,然后被引导在显示屏表面作为均匀层冷凝。这很像水蒸气凝结在冰冷的窗户上,但要精确得多。
另一个解决方案是使用喷墨技术打印显示屏。虽然其中的原理与标准办公室打印机并无不同,但它对“墨水”以及打印头的设计和控制提出了更高的要求。
我们的研究人员正在努力完善更通用喷墨打印的工艺,从而显著降低 OLED 的生产成本。
灵活性是未来
据估计,在 2020 年至 2027 年间,OLED 显示屏的生产面积可能会增长三倍 [2]。令人兴奋的 OLED 应用将决定人们对该技术的真正兴趣。使用其他显示技术无法生产的早期自由形态设备已经开始出现。
与标准屏幕的扁平、矩形形状相反,自由形态 OLED 显示屏可提供定制的形状和新颖的设计功能,其表面可弯曲、折叠、拉伸或卷起来。当前,它是曲面电视和可折叠智能手机,但没有人知道自由形态 OLED 在未来能带来什么样的体验。
然而,生产这些非传统屏幕会带来新的挑战。例如,与标准平板显示屏相比,自由形态 OLED 需要将显示模块的厚度减少约 60%。
我们开发了一系列显示屏材料——liviFlex™ 平台,以通过提高显示屏硬度、耐刮擦性、灵活性和光学特性(如透明度和色彩),帮助制造商实现其自由形态概念。换句话说,创建最佳的外形,将有希望的想法转变为消费品。
“我们研究 OLED 技术已经超过 20 年了。得益于我们与面板制造商建立的合作关系,以及我们对显示屏行业的深入了解,我们处于一个非常有利的位置来挑战极限。未来从未如此明亮多彩。”
数据来源
[1] https://uk.pcmag.com/features/11619/what-is-4k-ultra-hd
[2] DSCC OLED Shipment Report, veröffentlicht im Q2 2021 (www.displaysupplychain.com)
[3] https://www.business-standard.com/article/technology/45-of-all-smartphones-to-be-sold-in-2022-will-have-oled-display-report-121062600248_1.html