透明 OLED 显示发展现状及技术分析
2022-03-22
透明 OLED 显示发展现状及技术分析
引言
自 1987 年邓青云教授实现低电压下驱动双层有机电
致发光器件以来，
OLED（有机发光二极管）得到了长足的
发展，在显示面板领域呈现出势如破竹的发展之势。与传
统的液晶显示相比，
OLED 属于自发光的显示技术，不需要
背光源，因此具有外形轻薄、视角宽广、对比度高的特点。
另外，
OLED 采用固态的有机材料作为发光层，其反射型阳
极和半透明阴极构成一个光学微腔，利用微腔效应可使出
射光的半峰宽控制在 35nm 以内，因而 OLED 面板色纯度
高、色域广。每个 OLED
特性受到面板厂商和消费者的青睐，迅速占领了穿戴、手
机、电视和车载显示市场，其面板出货量逐年攀升，预计市
场渗透率在 2025 年将提升至 73%。
近年来，由三星引领了一场面板行业的外形革命，柔
性屏的出现让消费者第一次意识到屏幕还可以由直变弯、
由弯到卷。柔性显示屏采用 PI（聚酰亚胺）薄膜作为基底，
上面制作 TFT 驱动电路以及沉积 OLED 材料，最后使用
TFE 薄膜封装技术达到隔绝水氧的目的。柔性屏的应用领
域十分广泛，随着技术瓶颈的突破，良率将会得到进一步
的提升。
值得一提的是，
OLED 的器件结构非常适合用于制作
透明显示屏，关于这方面的研究一直是行业内的热点。
OLED 透明屏的应用前景广阔，可用于橱窗展示、户外广告
牌、平板显示，甚至可用作玻璃窗户，颇有科幻的感觉。目
前市场上已经发布了相关的产品，小尺寸的以 Kairos 的透
明显示智能手表为代表、大尺寸的以三星 55 寸的透明
OLED 电视为代表。韩国的 LG Display 已经掌握了量产大
尺寸透明 OLED 显示器的技术，相信未来会有更多的产品
推入市场。 面对竞争愈发激烈的显示面板市场，曲面屏、全面屏、 折叠屏等新概念层出不穷，说明面板厂商想要突围而出， 必须实现产品差异化。透明显示可作为一个新的技术突破 点，目前来看，相对于 LCD、Micro LED 等其他技术，OLED
在透明屏产品的生产可行性方面技术最为成熟、最为适
合。
1 透明显示技术分类
透明面板，就是在关闭时像普通的玻璃一样透明，而
工作时不仅能让我们看到面板上显示的图像，还能够看到
显示屏背后的物体。在目前已报道的案例中，
PDP、
LCD、
Micro-LED、OLED 等技术都可以实现透明显示，下面我们
来进行简单介绍：
1.1 PDP 透明显示
如今 PDP 显示屏的产品已非常少见，它的工作原理与
摘 要：
OLED 显示技术的出现打破了人们对显示屏的固有认识，利用这项技术做出来的显示产品可以轻薄易携、色彩艳丽，产品
外形上除了有常规的平面状，还可以做成曲面、甚至折叠，给人一种无与伦比的视觉沉浸感。结合 OLED 技术，我们可以把显示面板做
成透明，与 LCD 依靠外界光进行显示的透明技术不同，透明 OLED 显示属于自发光的技术，且透明度高，一般在 40%以上。透明 OLED
显示技术给予我们不同的呈现形式与视觉冲击，结合现代物联网的普及，相信将会推动“泛在屏”显示时代的发展。文章基于透明
OLED 阐述其发展由来并进行技术分析。
关键词：
OLED
；透明
显示；透明
阴极
中图分类号
院TN
873
文
献标志码院A
文章编号院2095-2945渊2020冤08-0135-03
Abstract: The emergence of OLED display technology has broken people's inherent understanding of the display screen. The
display products made by this technology can be light, easy to carry and colorful. Besides the conventional plane shape, the products
can also be made into curved surfaces or even folded, giving people an unparalleled sense of visual immersion. Combined with OLED
technology, we can make the display panel transparent. Different from the transparent technology that LCD relies on external light for
display, transparent OLED display belongs to self-luminous technology, and the transparency is generally more than 40%. Transparent
OLED display technology gives us different presentation forms and visual impact, combined with the popularity of the modern Internet
of things, it is believed that it will promote the development of the "ubiquitous screen" display era. This paper describes the origin
of its deve
lopm
en
t
an
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rent OLED.
Key
words
:
O
L
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ay
;
tr
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n
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thode
科技创新与应用
Technology Innovation and Application
常见的日光灯类似，是一种利用气体产生等离子体放电，
然后激发荧光粉发出可见光的显示技术。由于 PDP 不需要
TFT 驱动电路，因此只要把面板中不透明的电极、荧光粉、
阻隔层替换掉就可以实现透明显示。2011 年，韩国大田科
学技术院使用透明度很高的二氧化硅溶胶凝胶作为绝缘
层、
SU-8 光刻胶作为阻隔层，得到了
透过率接近 63%的
PDP 显示屏，取得了良好的视觉效果
。
1.2 液晶透明显示
LCD 属于非自发光的显示技术，它依靠背光源发出的
光通过红绿蓝彩色膜来显示不同的颜色。要用 LCD
技术实
现透明显示，一般来说有两种方法，第一种是去
除背光源
，
利用外界光作为光源来实现透明的效果，第二种是对背光
模组进行重排，将背光源放置在显示屏的边侧。前者适合
做大尺寸面板，而后者适合用于小尺寸产品。
2012 年，京东
方展示的国内首款 32 寸透明液晶显示屏就是采用第一种
方法，该显示屏具有全高清、功耗低、宽视角、对比度高的
特点，成为当时展会上的焦点。
1.3 Micro-LED 透明显示
Micro-LED 是微发光二极体显示器，属于自发光的显
示技术，由尺寸在 10 微米以下的 LED 晶粒组成发光像素。
由于发光像素尺寸极小，因此具有制作透明显示器的先天
优势。2019 年，天马在 SID 会议上展示了与 PlayNitride 合
作完成的 7.56 寸透明度达 60%的 Micro-LED 显示产品，
该样机分辨率达 114PPI，边框小于 0.8mm，可用于车载显
示器。但 Micro-LED 技术至今仍未成熟，在巨量转移、晶粒
良率、三基色显示化等方面仍需要一段时间的技术沉淀。
1.4 OLED 透明显示
OLED 常见的微结构有底发光与顶发光两种器件，它
们的电极设计都是采用一面为全反射、另一面用于透光的
方式，这就是所谓的单面显示 OLED。其中顶发光器件发出
的光线不穿过 TFT 层，所以比底发光器件具有更高的开口
率。如果我们使用透明阳极和半透明阴极制作成 OLED 器
件，则会得到双面显示 OLED，美中不足的是这种做法会使
OLED 器件效率降至 25%、色彩饱和度小于 50%，难以满足
用户的使用需求。OLED 透明显示利用其自发光、轻薄的特
性，厚度能控制在 1mm 左右，用该技术做出来的手表、电
视、橱窗等产品具有独特的魅力，三星、
LG Display、松下等
公司已经展出了相关样机。虽然 OLED 厚度很薄，但它采
用的 LTPS（低温多晶硅）驱动电路和一些功能层的透过率
却很低，因此要实现透明显示，需要对电路重新排布或者
把不透明的功能层替换成透明材料，才能获得更高的透过
率，我们将在下文进行详细阐述。
2 透明 OLED 显示技术分析
目前常见的透明 OLED 面板透过率在 45%左右，利用
OLED 轻薄、自发光的特点，要实现透明显示并不困难，结
合我们的生产经验可分为以下三个方面进行技术介绍：
2.1 透明基板技术
市场上常见的 OLED 面板产品大多采用 LTPS 作为驱
动电路，分辨率越高，电路排布越密集。而电路部分的光透
过性不佳，尤其是用 ITO/Ag/ITO 作为阳极的全反射层完全
不透光，因此，我们首先考虑到的是对 TFT 电路进行重新
排布，通过让发光像素和电路紧凑排列来腾出透光的区域
（图 1）。另外，我们尝试以四个像素为一组，只保留
一
个像
素作为发光显示区，其余三个像素为非显示区
，去除
非
显
示区
的
阳
极、平
坦层
和像
素
定
义层
，
由
此方
法
得
到的
基
板
透明开
口
率达
56%
（图
2）。
从
材料
角
度
来
说，
颜
色
越深
对光
线吸收能力越强，目前平坦层、像素定义层所使用的材料
透过率约为 70%，因此选用透明的材料替代它们可进一步
提高基板的透过率。
图 1 透明 OLED 显示透明区域设置示意图
图 2 顶发光透明 OLED 显示像素排布示意图
2.2 透明阴极技术
顶发光 OLED 器件一般采用 CMM（普通金属掩膜版）
蒸镀 15nm 的镁银合金作为半透明阴极，然而金属对光的
反射导致产品透过率只能达到 28%。为了解决这个问题，
我们采用 FMM（精细金属掩膜版）对显示区的像素区域蒸
镀阴极，非显示区不蒸镀阴极材料，再对显示区的阴极进
行搭接，可使产品透过率提升至 42%。由于 FMM 价格昂
贵，会给实际生产带来较大的成本压力，因此我们尝试选
用透明材料作为阴极。ITO（氧化铟锡）是透明度达 90%以
上的良导体，通过磁控溅射的方式将它沉积在有机薄膜表
面充当阴极，可以在获得良好透明性的同时减弱微腔效应
带来的视角色偏。考虑到溅射过程中产生的 Plasma 可能对
OLED 器件性能产生不良影响，研究人员使用 PLD（脉冲激
光沉积）技术实现了无损伤沉积 ITO 薄膜的效果。除了 ITO
以外，纳米银线、石墨烯、金属网格等都是在透明性和导电
性方面表现出众的材料，它们的存在推动了透明面板的发
展。
2.3 其他改善技术
光损失机制中，我们将光在不同折射率材料界面存在
的反射损失称为菲涅尔损失。要提高透明度，必须想方设
法将光线穿过显示面板时的光损失降低。例如封装玻璃与
渊下转 139 页冤
-136-2020 年 8 期
技术创新
科技创新与应用
Technology Innovation and Application
盖板玻璃之间存在一层空气间隙，而玻璃与空气之间存在
光学不匹配导致光损失。如果使用透明消气剂填充其间，
那么不仅可以提高面板的透明度，还可以增强面板的抗压
强度。另外，常见的玻璃透过率一般为 91%，研究表明，在
玻璃表面贴一层抗反光涂层来减少外界光的反射，可以使
玻璃的透过率提高至 98%，对于改善透明度来说是一种简
单易行的方法。
3 结束语
OLED 显示拥有其他传统显示技术无法比拟的优点，
受益于上游的技术成熟、下游的需求增长，在生产成本逐
渐降低以后 OLED 面板的市场渗透率会进一步扩大，目前
世界各国的显示面板厂商已经积极布局与投产。OLED 器
件非常适合用于制作透明面板，同时透明 OLED 是具有视
觉冲击力的产品，相信它的出现会在消费市场掀起波澜
。
当然，透明 OLED 面板目前还存在亮度不足、对比度低等
饱受诟病的问题，但随着透明基板技术、透明阴极技术的
进一步完善，辅之以更多透明材料的出现，这些技术上的
难题会逐一得到解决。
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频谱分析，通过提取相应位置功率谱密度，得到信干比的
值；另一方面，非线性调制方式的信号，通过测量基带信号
相位的模糊程度，也可得出所处频点的质量。为此，需要引
入非对等时分双工的机制，在以帧为单位的时间内，绝大
部分时间用于下行通信，留出小部分时间作为上行汇报，
使被叫用户能使主叫端获知频率质量，并建立对应链路的
修正频率表。
针对敌方的无意干扰，可以不定时进行空闲信道扫
描，分析并记录所截获的信号的频率，周期等信息，在后续
的通信中对重复的波段进行陷波处理，以降敌台无意对我
方干扰造成的危害。
3.4 跳频功率自适应
跳频功率自适应技术是在跳频通信已面临敌方跟踪
式或阻塞式干扰等干扰的情况下，采用类似于定频通信提
高功率抵抗瞄准干扰的方式，自动增大发射功率，对抗双
方转而在功率域进行较量。
3.5 混合式抗干扰
跳频技术并不能有效对抗各种干扰，通过跳频技术与
其它抗干扰技术的结合，可以更有效地提高超短波跳频战
术电台的抗干扰性能。
（
1）FH 与 MDS（多进制直接序列整合）。MDS 具有窄
带直扩功能，MDS 与跳频相结合，通过多进制处理，使直扩
保留抗干扰容限，同时占用窄带的频谱。在超短波内拥有
更高的实用价值。
（
2）FH 与 FCS（空闲信道扫描）。FCS 方式能较好地对
付局部阻塞干扰，将敌台的干扰信号排除在外。而跳频方
式又能够较好地对抗跟踪干扰，二者结合各取所长，具有
综合抗干扰能力。
3.6 网络级抗干扰
Adhoc 网络是一种用于无线电通信的特殊对等网络，
通过实现多跳转发而形成的无线自组织网络架构，属于网
络级抗干扰通信的一种手段。网络结构上可采用分级结
构，媒体访问控制上可考虑碰撞避免多路访问协议与同步
正交跳频组网相结合的方法。
4 结束语
跳频通信系统由于抗干扰能力强、保密性强、通信频
带利用率高、抗毁性好、入网快等优势，非常符合现代信息
战条件下电子对抗的要求，因此在舰艇通信上得到了广泛
应用，尤其是在跳频电台方面应用最广泛。
论文分析了影响跳频通信系统抗干扰性能的关键因
素以及对跳频通信系统的干扰方法和手段，从抗干扰的角
度，给出了增强舰艇超短波跳通信抗干扰能力的技术途径
和相关技术的基本实现方法。但是为了更大范围地提高跳
频通信的抗干扰能力，也为了通信能够更加安全、可靠，多
种手段的结合才能够更为有效地提高综合抗干扰能力。
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