OLED的工作原理及结构介绍

1.主流显示面板技术：LCD，OLED，MicroLED

平板显示器代表：LCD工艺流程

2.主流显示屏的发展趋势

从技术来看，各面板厂商的OLED和LCD技术差距已经越来越小，例如2018年的电竞显示器机皇ROG PG27UQ和ACER的Predator 27X这两款顶级电竞显示器的4K144Hz、HDR1000规格IPS面板是来自友达；京东方也能做出和三星LG同级别的手机OLED柔性屏了。

LCD的透光效率不高，因此带来了一大堆缺点，而OLED虽然在色彩、黑场对比度、响应速度等关键指标上相对LCD有着普遍明显的优势，越来越多的厂商开始主推OLED电视或手机。但OLED也有价格昂贵、不耐用等问题，而且大尺寸OLED只有LG的面板可选。那么有没有办法将两者的优点合二为一？OLED的O是有机物[Organic]的英文缩写，它的主动发光像素采用的就是红绿蓝三色有机物材料的LED，那LED能否使用更稳定耐用的无机材料？

LCD、OLED和MicroLED的工作原理结构图 - 图片来自互联网

MicroLED[又名μLED]本质上就是将小型化[1~10微米级别]的LED发光二极管，通过粘连、蚀刻或化学分离等方式制成至电路板，没有尺寸、大小和形状限制。和OLED一样，面板材质可以是硬屏也可以是柔性，和OLED同样通过材料通电自发光形式显示，具备高亮度[1000nit以上]、高色域[120%NTSC以上]和耐用等优点，响应速度也极快，材料使用寿命长。

其实从2010年起，就有不少企业开始研究基于无机物材料的主动发光LED显示技术了，2012年，索尼就展示了55英寸的Crystal LED的原型机，面板实际上就是将620万个三色LED粘贴在电路板上，通过主动发光轻松实现百万分之一的对比度和140%NTSC的色彩，但因为成本高昂而没有考虑量产。

OLED技术是TFT显示技术的进一步改进，其生产线设备具有较大的通用性，特别是Array制程设备，因此对TFT-LCD生产线的设备进行升级并增添适当的设备就可将TFT-LCD生产线改造升级为OLED生产线。

OLED全称为Organic Light-Emitting Diode，即有机发光二极管显示器，是指有机半导体材料和发光材料在电流驱动下而达到发光并实现显示的技术。

3.OLED堆叠结构：相比LCD，OLED没了背光和下偏光片

4.OLED发光原理：外界电场驱动-->载流子的注入（电子和空穴分别由阴极和阳极注入到有机电子传输层和空穴层）-->载流子传输（在各自的传输层传输，向发光层靠近）-->产生激子（在有机发光层，电子和空穴复合生成激子）-->辐射发光（激子辐射跃迁回到基态并发光，光从透明阳极和衬底发出）

5.OLED像素电路工作原理：相比LCD，OLED除了开关管T1之外，还多了控制管T2

寻址信号Gate，加载到SW_TFT(T1)的栅极，控制它的导通/开关管T1；

数据信号Source，通过T1，加载到DRV_TFT(T2)的栅极，控制流过OLED的电流，实现不同灰阶度/控制管T2；

储存电容Cst：Source信号将保持在T2栅极持续到下一次寻址。

6.驱动框图：相比LCD，OLED多了由电源直接供给TFT2的正负电压，即ELVDD，ELVSS；

OLED成像方式

OLED背板是由薄膜晶体管或TFT组成的，晶体管本质上是为电路提供逻辑的小型化电子元件，智能手机和笔记本电脑中使用的现代处理器就包含数十亿个这样的晶体管。回到OLED显示器，这些晶体管负责两种功能：打开或关闭单个像素，并保持设定的亮度水平。

显示器行业在过去十年中经历了多种TFT背板的实现，即非晶硅（a-Si）、低温多晶硅（LTPS）和氧化铟镓锌（IGZO）。这些技术中的每一种都有其自身的优势和劣势。

特别是IGZO TFTs，由于其尺寸较大，提供了较高的能源效率，但以显示密度为代价。此外，与显示器制造商在过去五年左右使用的LTPS TFT相比，它们有些昂贵。然而，其节省的功率比较可观。IGZO TFT能够以极低的刷新率驱动OLED面板，即每秒更新一次或更低。不用说，对于依赖有限电源的设备，如智能手机电池，这是一个非常有用的特性。

虽然你可以用IGZO背板制造显示器，但业内许多人选择了一种称为低温多晶氧化物（LTPO）的混合实现方式。简单地说，LTPO是两种现有显示技术的结合，即LTPS和IGZO。

其结果是一种能够以广泛的刷新率刷新的显示器，从1Hz到120Hz甚至更高，从而实现真正的可变刷新率（VRR）。LTPO还可以实现我们对当今智能手机中常见的基于LTPS的显示器所期望的高像素密度。

审核编辑：刘清