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從技術角度看,OLED能否取代LCD?
2024.09.19
從技術角度看,OLED能否取代LCD?

有人(rén)認爲從現在的(de)市場(chǎng)規模看,OLED技術和(hé)LCD技術還(hái)是并列發展的(de)關系,LCD仍然是市場(chǎng)的(de)主流,未來(lái)可(kě)能在細分(fēn)領域上各有千秋,共存互補。本文對(duì)比了(le)OLED技術和(hé)LCD技術的(de)優勢和(hé)劣勢,討(tǎo)論了(le)未來(lái)顯示技術的(de)發展趨勢。


目前,顯示市場(chǎng)主要是TFT-LCD(一種LCD顯示技術)和(hé)OLED這(zhè)兩種技術在競争。LCD成本低、壽命長(cháng),而OLED輕薄、功耗低、響應速度快(kuài)。但是兩者也(yě)都有目前的(de)工藝技術還(hái)無法克服的(de)缺點。2016年,TFT-LCD技術的(de)市場(chǎng)份額約爲85%,OLED技術的(de)市場(chǎng)份額約占15%。OLED技術經過20多(duō)年的(de)發展,被普遍認爲是最有希望的(de)未來(lái)平闆顯示技術,将最終取代LCD,就像液晶顯示取代顯像管顯示一樣。構成材料:OLED結構簡單,工序少,藍光(guāng)材料衰變緻壽命較短。


LCD爲上玻璃基闆設置彩色濾光(guāng)片,下(xià)玻璃基闆設置薄膜晶體管,兩玻璃基闆之間夾著(zhe)液晶盒。其結構還(hái)包括偏光(guāng)片、背光(guāng)模組、擴散膜、導光(guāng)闆等,組成相對(duì)複雜(zá)。

OLED結構簡單,僅有兩層薄膜和(hé)玻璃/塑料基闆,如圖1所示。無需背光(guāng)模組,也(yě)沒有彩色濾光(guāng)片、擴散膜、導光(guāng)闆等。所以由OLED制成的(de)顯示器更薄,制作工序比LCD少,量産後成可(kě)以明(míng)顯降低。



OLED采用(yòng)有機發光(guāng)材料,結構簡單可(kě)實現自發光(guāng),然而OLED三種發光(guāng)材料的(de)壽命各不相同,藍光(guāng)材料的(de)衰變導緻OLED壽命較短。其本質是高(gāo)分(fēn)子有機材料,而LCD采用(yòng)的(de)是無機藍光(guāng)光(guāng)源材料。有數據表明(míng):在藍光(guāng)發光(guāng)材料壽命方面,LCD是OLED的(de)5倍。LCD采用(yòng)LED背光(guāng)源,具有功耗小,使用(yòng)壽命長(cháng)等優點,但背光(guāng)源仍然需要加入導光(guāng)器件,使出射光(guāng)更加均勻,但顯示結構變得(de)更加複雜(zá),如表1所示。




顯示原理(lǐ):OLED主動發光(guāng),比LCD亮度高(gāo),穩定性好

OLED利用(yòng)有機發光(guāng)層的(de)材料能階差,将釋放出來(lái)的(de)能量轉化(huà)爲光(guāng)子,穩定性好,發光(guāng)效率高(gāo)。主動發光(guāng)顯示,比LCD亮度更高(gāo)。LCD使用(yòng)LED背光(guāng)源半導體PN結多(duō)數載流子和(hé)少數載流子的(de)複合,将多(duō)餘能量以光(guāng)的(de)形式釋放,光(guāng)能轉化(huà)效率高(gāo),發光(guāng)亮度均勻。其爲非主動發光(guāng),使得(de)動态對(duì)比度、寬容度等性能不如OLED。


顯示性能:OLED功耗小、可(kě)視度高(gāo)、可(kě)彎曲,但易與水(shuǐ)氧反應失效

相比OLED,LCD發展時(shí)間長(cháng),成本、壽命具有明(míng)顯優勢,但是其顯示需要背光(guāng)通(tōng)過液晶和(hé)配向膜等結構,輸出光(guāng)線具有一定的(de)方向性,導緻可(kě)視角度小,響應速度較慢(màn),看視頻(pín)會出現拖尾現象。因爲其結構複雜(zá),厚度較大(dà),功耗不能做(zuò)到很低。獨立的(de)晶體管控制LCD的(de)單元格構成的(de)像素點,晶體管壞掉會導緻屏幕壞點出現。OLED有機材料層很薄,響應速度快(kuài)、色域寬,可(kě)以實現柔性顯示,但有機發光(guāng)材料容易與環境中的(de)水(shuǐ)氧發生反應,而使得(de)器件失效,使用(yòng)壽命較短。



應用(yòng)領域:LCD涵蓋高(gāo)中低端,OLED難以大(dà)尺寸化(huà)

由于LCD顯示器像素點無間隔,相同尺寸可(kě)以容納高(gāo)密度像素點,廣泛應用(yòng)于高(gāo)清電視和(hé)電腦(nǎo),LCD背光(guāng)源具有較高(gāo)亮度,可(kě)用(yòng)于室内大(dà)屏顯示。其在高(gāo)、中、低端市場(chǎng)都有大(dà)量應用(yòng)。OLED顯示無輻射、重量輕、功耗低、響應速度快(kuài),因此特别适用(yòng)于數碼産品、儀器儀表等領域,近些年來(lái),已經提前搶占LCD多(duō)種應用(yòng)市場(chǎng)。目前,筆記本電腦(nǎo)、台式電腦(nǎo)都已推出OLED産品,但是其成本較高(gāo)還(hái)沒有實現大(dà)範圍應用(yòng)。而且小分(fēn)子發光(guāng)層需要真空鍍膜,尺寸大(dà)需要很大(dà)的(de)真空空間,目前技術還(hái)不能滿足,所以OLED難以大(dà)尺寸化(huà)應用(yòng)。


技術進展:LCD提高(gāo)分(fēn)辨率和(hé)畫(huà)質,OLED提高(gāo)壽命和(hé)尺寸、降低成本

京東方工程師觀察,近幾年LCD顯示技術在高(gāo)畫(huà)質、低功耗以及功能集成等方面都呈現了(le)跨越式的(de)發展趨勢。由于虛拟顯示、裸眼3D顯示技術的(de)帶動,高(gāo)分(fēn)辨率将會呈現更加迅速的(de)發展勢頭。北(běi)京維信諾高(gāo)級工程師根據國内外主要研究機構(三星、LG、松下(xià)等)的(de)規劃歸納出,OLED器件的(de)研究主要集中在低成本、高(gāo)效率、長(cháng)壽命、規模化(huà)、大(dà)尺寸的(de)生産工藝。


研究統計:OLED專利論文增長(cháng)率較高(gāo),但LCD仍然具有數量優勢

國内曆年LCD的(de)專利量和(hé)論文量相比OLED的(de)具有絕對(duì)的(de)領先優勢,這(zhè)說明(míng)從事LCD研發的(de)人(rén)員(yuán)具有一定的(de)數量優勢。LCD的(de)專利量從2016年呈下(xià)降趨勢,論文量從2012年呈下(xià)降趨勢。OLED近三年專利量增長(cháng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于LCD,從2011年開始,OLED的(de)論文量增長(cháng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于LCD,這(zhè)也(yě)說明(míng)OLED技術發展潛力大(dà),相對(duì)不成熟。


結語

LCD成本低、壽命長(cháng),而OLED輕薄、功耗低、響應速度快(kuài)。但是兩者也(yě)都有目前的(de)工藝技術還(hái)無法克服的(de)缺陷。從構成材料、顯示原理(lǐ)、顯示性能來(lái)看,兩者并不存在類似膠卷相機和(hé)數碼相機一樣革命性的(de)差距。

目前的(de)市場(chǎng)現狀,LCD還(hái)是主流顯示技術,OLED技術研發增長(cháng)率較高(gāo),但LCD曆年的(de)技術研發成果産出遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于OLED,兩者都朝著(zhe)克服自身缺陷的(de)方向發展。

從統計學的(de)角度看,爲什(shén)麽OLED的(de)技術叠代快(kuài)到可(kě)以取代LCD?我們覺得(de)這(zhè)是一個(gè)小概率事件。未來(lái),LCD和(hé)OLED更大(dà)的(de)可(kě)能是在各自細分(fēn)的(de)應用(yòng)領域繼續發光(guāng)。