帶你探索時空中最美的旋律—OLED顯示技術(shù)原理
OLED顯示屏正在以不可逆轉(zhuǎn)的趨勢取代傳統(tǒng)的LCD顯示屏。當(dāng)我們享受著OLED顯示技術(shù)帶來的高色域、低延時視覺盛宴的時候,您可曾經(jīng)想過,一個光子,是如何從OLED像素中產(chǎn)生,然后到達(dá)我們的眼睛,并最終在我們的大腦中形成圖像的呢?下面我們來簡單分析一下。

在OLED的像素中,存在著電子和“電子窩”(空穴)兩種導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。通電后,電子被加速朝著“電子窩”運(yùn)動,并有一部分電子落入到“窩”里。在回到“快樂老窩”的過程中,電子因為加速而帶來的能量,會沖擊“電子窩”,從而導(dǎo)致空間電場的突變。這個電場突變,猶如時空中的一根弦被撥動,開始了電場-磁場的交變,一個光子在時空中產(chǎn)生了。不同的有機(jī)發(fā)光材料,“電子窩”的深度不同,這一復(fù)合過程產(chǎn)生的光子的波長也不同,就像撥動不同的琴弦會產(chǎn)生不同的音色。

從OLED發(fā)出的光子,美妙地劃過時空,飛入我們的視網(wǎng)膜感光細(xì)胞,并在這里進(jìn)行一次更神奇的物理過程。光子會激發(fā)我們視網(wǎng)膜細(xì)胞中的電子,讓電子獲得能量,從電子窩中“掙脫”,成為電信號,這就是光電效應(yīng)。愛因斯坦因為解釋了這個現(xiàn)象而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
這個電信號通過我們的視網(wǎng)膜神經(jīng)傳遞至大腦,從而讓我們的大腦“看到”對應(yīng)顏色的光。通過這個神奇的過程,調(diào)配好的有機(jī)發(fā)光材料,可以把R,G,B三種不同的光子,發(fā)射到我們的眼睛。但是,這并不是全部。因為我們需要看到的,可不僅僅是紅,綠,藍(lán)。

我們希望看到上億種顏色。于是,就需要把三種不同波長的光拿來進(jìn)行按比例混合。如何知道混合后的效果如何呢?人們使用了馬蹄形的色域圖來表示。

這就是大家經(jīng)常能夠看到的標(biāo)準(zhǔn)色域圖。很多消費(fèi)者會表示,這個圖看不懂。小編試試為大家簡單解說一下。想要看懂標(biāo)準(zhǔn)色域圖,大家先把注意力集中在馬蹄的外圍線上。馬蹄線上面有數(shù)字,380,460,470,480一直到600,620,700。這些數(shù)字,代表的是光的波長。跟我們上一個圖中,OLED的三原色波長是對應(yīng)的。只是把這個波長橫坐標(biāo)給弄彎成了馬蹄狀。好好的直線光譜圖,為啥弄成馬蹄狀呢?
大家觀察一下就會發(fā)現(xiàn),弄成馬蹄狀有個好處。馬蹄的三個頂點(diǎn)區(qū)域,分別代表了3原色。從380nm到480nm這個區(qū)域,代表的是藍(lán)(紫)色,520nm附近是綠色,600nm到700nm附近是紅色。只需要把我們剛才OLED光譜中的三個顏色的光譜峰值,在這條線上分別找出來。然后用直線,把這三個點(diǎn)連接起來。那么,在這個三角形內(nèi)的任何一種顏色,我們都可以通過三頂點(diǎn)到該顏色點(diǎn)的距離的倒數(shù),作為各自的混合比例得到。這個三角形區(qū)域就是顯示器最終能夠表達(dá)的色域了。OLED顯示器的色域相對于LCD來說,更容易調(diào)配。這是因為OLED是自發(fā)光器件。
調(diào)整OLED顯示器的光譜,只需要調(diào)整有機(jī)材料中的摻雜物即可形成不同深度的“電子窩”,從而控制出射光的光譜。而LCD顯示器,則需要同時調(diào)整背光的光譜成分以及液晶濾色材料的透射波長,相對來說更復(fù)雜。因此,相較于LCD顯示面板,OLED顯示器幾乎是天生自帶寬色域效果。
OLED的像素,是如何成為OLED面板的呢?這個過程其實充滿了想象空間。OLED所使用的有機(jī)材料,在特定條件下,可以是液態(tài)甚至氣態(tài)的方式存在。因此,印刷,噴涂,蒸鍍都是制造OLED面板的可選方式。而面板所使用的基底材料,則決定了最終顯示面板是柔性的還是剛性的。
目前來說,業(yè)界最常用的制造方法是蒸鍍。設(shè)想一下,在一塊玻璃上面,刻蝕出整齊排列的“小坑”,然后給玻璃的刻蝕面通入有機(jī)材料的氣體,讓有機(jī)材料分子在每個小坑里面根據(jù)材料功能一層一層的沉淀下來,就形成了具有密集像素的OLED面板。

當(dāng)然,具體的工業(yè)過程是非常復(fù)雜的,目前全球能夠生產(chǎn)OLED顯示面板的企業(yè)也是屈指可數(shù)。幸運(yùn)的是,我們國家一直非常重視OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,相關(guān)的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,在20多年前就開始了。
筆者也有幸在2001年就參與了中國科學(xué)院院士曹鏞教授主導(dǎo)的OLED材料和產(chǎn)業(yè)化相關(guān)研究課題,研究生學(xué)習(xí)期間的OLED驅(qū)動芯片研究項目,也一直得到了國家863項目的資助。如今,國內(nèi)的京東方、和輝光電、維信諾、華星光電等OLED面板廠商都在積極地?fù)屨既虻腛LED面板市場。預(yù)計三年內(nèi),國產(chǎn)OLED顯示面板的出貨量,有望超過國外的顯示巨頭。

作為國內(nèi)最早一批OLED顯示技術(shù)學(xué)習(xí)和研究者,看到OLED終于能夠服務(wù)于每個人的生活,筆者的心情難以言表。
我們把15.6寸,4k分辨率,100% DCI-P3色域OLED顯示面板,用最樸素的驅(qū)動和外觀做成了CF015 Next便攜顯示屏。出于對OLED發(fā)光效率的珍惜,我們沒有在OLED面板上覆蓋任何觸控或者貼合玻璃層,而是讓OLED面板,以最原始的形態(tài)呈現(xiàn)最豐富的色彩給消費(fèi)者。
筆者本身作為一個游戲迷,也深深地被CF015Next OLED顯示器所展現(xiàn)出來的更豐富的畫面細(xì)節(jié)所吸引,驚嘆于OLED自然天成的HDR效果。 而消費(fèi)者評論區(qū)里面,諸多消費(fèi)者對OLED發(fā)自肺腑的好評,更加是讓我們感到非常的欣慰。讓消費(fèi)者不多花一分錢,享受到最值得珍惜的技術(shù)創(chuàng)新,就是我們的初衷吧。