OLED大有可為

如果你的智能手機屏幕看起來特別明亮鮮艷，那么它一定是OLED手機。目前，三星Galaxy S、谷歌Nexus S和HTC Droid Incredible等智能手機都在使用OLED屏幕，這種非傳統的顯示屏更快、更薄、更輕，提供了更鮮艷的色彩和更高的對比度，耗電量只有普通LCD屏幕的四分之一。

OLED問世已有十多個年頭，但在近幾年才流行起來，不過只能用于尺寸很小的屏幕。調研公司DisplaySearch聲稱，采用OLED的手機在2010年的出貨量超過了4000萬部，今年的出貨量會繼續增長。

現在，這項技術已準備好從手機市場拓展到平板電腦、電視機及更多設備，但前提是廠商們能夠降低OLED屏幕的生產成本——目前OLED屏幕的成本遠高于液晶屏。

OLED還有另一個出色的特性：屏幕介質可以做在柔性基板上，比如塑料或可彎曲的金屬薄片上，而不是像液晶屏那樣做在易碎、剛性的玻璃基板上。這為未來輕薄牢固的新一代屏幕奠定了基礎，并且為柔韌的可彎曲屏幕，甚至可卷曲的屏幕鋪平了道路。

大尺寸仍是瓶頸

OLED屏幕與液晶屏一樣，使用做在玻璃上的TFT陣列為屏幕介質通電，由于組成OLED屏幕介質的有機材料可發出紅、綠、藍三色光，且不必像液晶屏那樣穿透濾色片，因此，OLED屏幕具有既明亮又節能的優勢。同時，OLED還比液晶屏和等離子電視屏幕視角更寬廣、色彩和對比度更好，響應時間也更短。雖然目前液晶屏的響應時間已縮短到2毫秒~30毫秒，但OLED的響應時間只有2微秒。Insight Media公司的分析師Steve Sechrist說；“它不僅僅是很快，而是快如閃電。” OLED技術提供商美國環宇顯示公司（UDC）的副總裁兼總經理Janice Mahon說：“OLED的響應速度就算不比液晶屏快上千倍，至少也要快幾百倍。”

作為基于OLED的智能手機領域的早期領導廠商，三星率先將魔幻炫屏（Super AMOLED）技術應用在Galaxy S等智能手機上。由于把觸摸傳感器集成到了OLED面板的“三明治夾層”中，不再需要單獨的塑料或玻璃觸摸層，屏幕整體顯得更薄。三星聲稱，下一代Super AMOLED Plus屏幕增加了子像素的數量，圖像更清晰，在陽光直射的環境下也更容易看清。Super AMOLED Plus屏幕會逐漸配備三星的智能手機，如4G LTE、Galaxy S II 和Infuse 4G。

遺憾的是，到目前為止，批量生產的OLED屏幕只有幾英寸大小，如果廠商能夠生產出大尺寸的OLED屏幕，一個龐大的市場就在眼前。為了突破技術瓶頸，三星、LG Display和友達光電（AUO）等廠商競相制造下一代生產設施，旨在逐步加大屏幕尺寸，直到OLED屏幕能夠支持電視尺寸。

廠商們試圖制造更大尺寸屏幕的舉動時續時斷。早在2008年，索尼就推出了11英寸的OLED電視XEL-1，高達2499美元的價格使其在2010年突然撤出市場。2010年4月，索尼推出了價格高達3549美元、面向專業視頻制作人員的7.4英寸OLED顯示器PVM-740。但索尼發言人說：“我們目前沒有將產品投入市場的時間表。”

三星也曾推出過一款采用31英寸OLED屏幕的電視原型。DisplaySearch公司指出，2010年，各種類型和尺寸的OLED屏幕的銷售額比2009年增加了20%，達到10億美元；到2017年，這一數據將暴增到800億美元。

目前，三星占據了OLED市場的半壁江山，大多數OLED用在智能手機等小屏幕設備上。市場調研公司iSuppli稱， 2010年出貨的4600萬塊屏幕中，三星一家的供應量就占到了近90%。雖然其他廠商在紛紛準備建廠，但“三星是惟一實現批量生產的廠商”，分析師Vinita Jakhanwal說。今年晚些時候，一家耗資20億美元的新建工廠將投入生產，三星的產能即將翻番。三星發言人表示，預計到2015年，三星OLED面板的出貨量會猛增35倍，達到7億塊。

目前，下一代OLED屏幕肯定不會大到足以用在電視上，但今年晚些時候，三星的5英寸至7英寸OLED屏幕將取代7英寸Galaxy Tab等小型平板電腦上的液晶屏。

差速老化是癥結所在

但是廠商們能克服批量生產更大尺寸屏幕面臨的種種障礙，滿足要求更高的應用環境嗎？DisplaySearch公司新興顯示技術副總裁Jennifer Colegrove表示，即使在智能手機大小的屏幕上，基于OLED的屏幕的生產成本也要比同類的液晶屏貴20%至25%，這一成本通常會轉嫁到消費者頭上。她補充說，如果尺寸大于10英寸，OLED屏幕的成本更要高出500%。

但Colegrove表示，從長遠來看，這項技術在成本上更加具有競爭力，因為OLED屏幕的結構制造起來要比液晶屏更加簡單。

OLED的另一個缺點是生成紅綠藍三種顏色的有機材料的壽命長短不一，這被稱為差速老化（differential aging），其中，藍色材料是OLED的問題所在。

例如環宇顯示公司生產的磷光OLED，其材料能生成壽命長達“幾十萬個小時”的綠色和紅色光，被廣泛應用于許多廠商設計的OLED屏幕上。但該公司還沒有開發出產生藍色光壽命比較長的產品，目前，屏幕廠商們采用的熒光OLED技術，藍色光材料的壽命只有大約5萬個小時。

使用強烈色彩的應用環境會更快地縮短OLED屏幕的色彩壽命。使用藍色背景的應用環境會加劇差速老化問題，白色背景的應用環境更是OLED屏幕的致命傷，因為生成白色光要求紅色、綠色和藍色三色光同時開啟，不僅耗電量更大，更會嚴重縮短OLED屏幕壽命。

環宇顯示公司的Mahon表示，目前這一代的OLED屏幕已經超過對移動應用環境的要求，對電視來說“綽綽有余”。但是三星及其他OLED屏幕廠商要求針對電視和其他更加苛刻的應用環境，生產壽命更長的藍色材料產品。Mahon表示，環宇顯示正在開展這方面的工作，但到目前為止，還是不能突破藍色材料5萬小時的大關。

柔性面板蓄勢待發

如果能夠克服差速老化問題和大尺寸屏幕的量產問題，相信大部分廠商都會拋棄傳統的玻璃基板TFT背板，改用更薄、更輕、更耐用的柔性塑料或金屬薄片作為屏幕基板。

研究人員表示，由于采用了基于印刷的“卷繞式”（roll-to-roll）制造工藝，把晶體管陣列嵌入到基板上，而不是采用傳統的掩膜對準（mask alignment）獨立工藝，柔性OLED的生產成本有可能低于液晶屏。

目前，三星、索尼及其他廠商已經演示了柔性OLED屏幕產品；環宇顯示公司也一直在與LG Display合作，為很看重柔性背板耐用性的美國陸軍和空軍供應屏幕原型。

Mahon表示，面向軍隊的屏幕原型比普通OLED要薄一點、略微彎曲，不過仍裝在剛性外殼里面。“隨著技術變得更加成熟，我們會讓它適合半徑范圍更小的部件，生產出卷繞10萬次都不會壞的部件。”

但批量生產真正的柔韌屏幕或彎曲幅度更大的產品還要再過幾年。DisplaySearch公司的Colegrove認為，這至少要在三四年之后。她表示，與環宇顯示公司的原型一樣，未來的柔性屏幕很可能與剛性框架集成，以凸顯客戶看重的耐用性和輕薄性等特性。

從短期來看，能彎曲的OLED屏幕將為我們帶來采用全新屏幕設計的OLED智能手機。例如谷歌的Nexus S，就采用了略微彎曲的玻璃屏幕。

拋開技術障礙不說，廠商們只有看到龐大的市場需要，才會開始批量生產任何一種新型屏幕。就平板OLED屏幕而言，其市場在于手機和電視；就柔性OLED而言，其市場目前還是個未知數。

而就算現在有一個誘人的市場，OLED廠商們也還沒有完全做好生產的準備。Insight Media公司的Werner表示，三星等OLED廠商正忙于將使用玻璃基板的新“第5.5代”生產設施投入運行，“我認為我們在2012年下半年之前看不到任何批量生產的柔性OLED，在2012年之后也許也看不到。”

不過，即使柔性屏幕還要再過一兩年才問世，但OLED已牢牢站穩了腳跟。只是由于市場供應狀況一直吃緊，才限制了采用這項技術的手機的數量。Insight Media公司的Sechrist說：“三星為其客戶供應的OLED數量還不夠多。”

但三星和LG Display已經承諾，今年晚些時候，新建生產工廠將投入運行，屆時將能夠量產支持小型平板電腦尺寸的OLED屏幕，友達光電等臺灣公司也在加大OLED方面的投入，相信采用OLED屏幕的產品在今年晚些時候將開始大批量出現在相機和智能手機中。DisplaySearch預測，第一批OLED平板電腦設備會在今年年底前進入市場。

Sechrist說：“OLED是小尺寸屏幕的未來，我們已經在筆記本電腦中看到了OLED的原型。未來，連蘋果都可能向這一方向邁進。”

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OLED屏幕的三明治夾層結構

美國亞利桑那州立大學柔性屏幕研究中心主任Nicholas Colaneri表示，平板屏幕是一種復雜的三明治夾層結構，由多種材料組成。以目前常見的液晶屏為例，屏幕的底層通常是玻璃材質的基板，廠商在玻璃上面做了一層由硅制成的薄膜晶體管TFT，負責為其上的液晶體屏幕介質層通電。“液晶體層的工作方式如同軟百葉簾。”Colaneri說，裝在屏幕后面的背光設備透過液晶體發出光線，然后透過濾色片層生成紅、綠、藍三色像素，從而形成最終圖像。

OLED則不同，廠商把液晶體和濾色片換成從上到下的4層到7層的有機薄膜，它們夾在兩塊金屬觸片之間。這種薄膜的厚度只有幾千分之一埃（1埃＝0.1納米），大小只有液晶屏中液晶體的幾分之一。OLED屏幕通過向TFT層施加電壓，給OLED各層通電。Colaneri說：“當電流依次通過有機薄膜時，OLED屏幕就會發光。”因此，雖然OLED各層仍需要TFT層才能工作，但OLED屏幕的三明治夾層結構使其不需要背光和濾色片層也能正常工作。