显示技术及发展现状

OLED、LCD技术的发展和挑战——柔化及透明化显示

哈纳| 10061203 | 2013年3月25日

摘要：文章对对显示技术的发展和OLED技术做了简要介绍，着重对柔化及透明化显示两大方向的技术发展进行了综述。此外，对世界OLED产业的技术分布进行了总结，并提出了对我国OLED产业的发展的建议。

引言

随着人们对显示器的色彩追求和显示实用性的追求，大约15年前基于等离子技术和液晶技术的平板显示器问世，显示器市场发生了翻天覆地的变化。显示器市场分为两路大军：LCD和OLED。但是伴随实用性需求的增强，透明化及柔化的显示技术也问世。

1LCD显示技术

LCD（Liquid Crystal Display）的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

由于LCD的硬质结构所限，其不能作为柔化显示器。所以柔化显示器都向OLED方向发展

而透明显示技术方面却有一定的进展2010 年日本夏普公司的一个实验小组发表了一

种利用网状聚合物液晶( Polymer Network LiquidCrystal) 制作的 60 inch 的透明显示板。相对于分散聚合物液晶( Polymer-Dispersed Liquid Crystal) 而言，网状聚合物液晶的优点是其可以用 TFT 有源矩阵进行驱动且所需要的驱动电压较低。

这种透明显示板油两个工作模式：黑白模式及彩色模式。

黑白模式分为透明态及散射态。如图 1 所示，当面板工作于透明态时，观看者可以透过面板观察到面板后的光源和物体。当面板工作于散射态时，面板后的光源及物体发出的光到达面板后会发生散射，对观看者而言，面板上的图像将是模糊的，无法分辨光源及物体。

要使显示屏显示彩色图像，传统液晶显示技术主要使用3 种方法实现彩色显示: ①使用红、绿、蓝三色滤色片; ②向宾主模式液晶加入二色性染料; ③采用背光源颜色高速变化的场序模式。但是这 3 种方法都不适用于透明显示板。如果使用滤色片，由于滤色片会吸收光线，必然造成面板的透明度降低;如果使用宾主模式，即使二色性染料排列方向与面板平行，倾斜

方向的透光率仍然很低; 而网状聚合物液晶的响应时间是74 ms，满足不了场序模式的要求。该实验小组采用投影的方法将彩色图案投影到

显示屏上，如图 2 所示。

该 60 inch 透明液晶显示板使用网状聚合物液晶及 TFT 阵列制作而成，其特性如表 1 所示，其中透明度是在正常直射光的条件下测得的。

表160 inch 网状聚合物液晶透明显示板特性

图 3( a) 是该透明显示板工作在黑白模式下的照片。图中显示屏上显示字符的部分工作于散射态，其余部分工作于透明态。图 3( b) 是该透明显示板工作在彩色模式下的照片。图中显示屏上显示图案的部分工作于散射态，其余部分工作于透明态。投影仪将图案投影在显示屏上工作于散射态的部分，观看者便能够观看到彩色图案。由于面板是由TFT 阵列驱动，所以图案可以在屏幕上平滑地移动.

图 3 工作状态下的 60 inch 液晶透明显示板

2012 年 2 月，京东方推出了国内首款透明液晶屏，见图4。这款 32 inch 彩色透明液晶显

示屏采用京东方高世代线所生产的液晶面板，并应用了京东方独有的宽视角技术，具有全高

清、宽视角( 上下左右视角均达到

178°) 和高对比度( 1200∶1) 等特色。

与传统的液晶面板相比，该透明显示

屏可以利用普通的环境光满足背光需

求，而不需要背光模块充当光源来显

示图像，白天几乎不需要开启背光，

其电力消耗只是普通液晶显示的十分

之一左右。对于液晶显示技术来说，

由于液晶的特性，实现透明显示并不

困难，透明度也比较高。但是，传统的背光源无法在液晶透明显示板中使用。对于这个问题，有以下 2 种解决办法: ( 1) 依靠外界

光( 包括自然光或使用投影仪等) 进行显示; ( 2) 将光源置于面板的边侧，辅以导光板。前一种

方法适于用在大尺寸液晶透明显示板，而后一种方法可用在小尺寸液晶透明显示板。若能将光源问题解决，并提高液晶分子的响应速度，液晶透明显示有很大的发展空间。

2.1O LED显示技术

有机电致发光显示( OLED) 是自 20 世纪中期发展起来的一种新型显示技术，其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生可见光。与LCD 相比，OLED 具有全固态、主动发光、高亮度、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、工作温度范围宽等诸多优点，加上其器件结构很适合作为透明显示面板，因此目前基于 OLED 的透明显示技术发展十分迅速，是研究的热点。

根据器件电极结构的不同，有源驱动有机电致发光显示( AMOLED) 可以分为顶部发射型、底部发射型和顶部底部同时发射型 3 类

2.2柔性显示技术

2.2.1 柔性显示发展历程

随着社会的发展，柔性显示技术的优势日益突出，由于其轻薄、可弯曲、便于携带的优点在手机、笔记本电脑、电子书等显示方面的应用研究也越来越多。目前，主要有

LCD、OLED、EPD 三种技术可以用于柔性显示。针对 OLED 比较薄，能够在柔性基板上制造这一特点，自 OLED 出现以来，就被认为在可弯曲、柔性显示方面具有潜在优势。

1992 年，美国加州大学Heeger 研究小组，在 Nature 上首次报道了柔性OLED，他们采用聚苯胺(PANI)或聚苯胺混合物，利用旋涂法在柔性透明衬底材料PET 上制成导电膜，作为 OLED 发光器件的透明阳极。这一研究成果拉开了 OLED 柔性显示的序幕。

2003 年日本先锋推出了 15in 像素为 160×120全彩 PM- OLED 柔性显示器，其重量仅有 3g，亮度为 70cd／m2，驱动电压为 9V。