从去年开始，我们就介绍过堆叠OLED这种技术，当时我们称之为双层OLED或者串联OLED。而且在介绍过程中，无论是海外的媒体还是我们，其实都闹过一些乌龙，比如说讨论过OLED电视会不会使用这种技术，当然我们后来都知道三星和LG的OLED电视其实早早就是多层堆叠的结构了。不过也正是如此，所以我们觉得再花一些时间来认真介绍堆叠OLED技术是比较有必要的；而且现在无论是三星、LG还是国内的京东方、天马等，都在堆叠OLED上发力发展，所以这一OLED的架构会在未来的产品中越来越多，当然也更值得我们关注。
什么是堆叠式OLED？
先来了解一下什么是堆叠式OLED架构。这一OLED架构是指在OLED面板内垂直集成多个OLED 发射单元，而非像传统OLED那样只集成一个。通过堆叠这些发射单元层，最后每个堆叠的层都可以为面板整体输出光，从而实现更高的亮度和效率。并且由于每个OLED器件以更低的电流驱动，所以使用寿命也更长。这就是为什么说堆叠式OLED面板，要么可以更省电，要么可以达到更高的亮度。
从技术上讲，目前AMOLED的堆叠式OLED架构中的串联器件恰好包含两层，所以我们一般也称之为双层OLED或者串联OLED。不过我们知道，像三星显示的QD-OLED以及LGD的WOLED面板，实际上堆叠的层数都不止两层，所以目前任何类似的技术都可以被泛指为堆叠式OLED。AMOLED用于手机、平板以及笔记本面板的产品，现在大概就是两层，显示器和电视面板目前最高是四层，之前是三层。
堆叠式OLED架构的面板目前主要用于IT设备、小型屏幕以及车载屏幕，对于高亮度（包括 HDR 场景）、高效率和高耐用性的应用场景比较有价值，这些应用主要包括 IT 设备（笔记本电脑和平板电脑）、微型显示器和车载显示器。OLED电视很早就采用了堆叠式的架构，而现在各大厂商也在堆叠式OLED架构上开发新的形态和技术。所以未来我们应该能在更多的产品，特别是高端产品上看到使用堆叠式OLED架构的面板。
传统堆叠式OLED架构介绍
由于堆叠式OLED架构在技术上一直在革新，而且不同面板并非完全采用同样的方案，所以这里我们先介绍目前最常见的一种经典架构，也就是我们说的传统的串联式OLED。目前手机、平板、笔记本的OLED双层面板，就是使用的这种方案，比如苹果的iPad Pro。
在传统的“双层串联OLED堆叠”架构中，红、绿、蓝 OLED 器件（或称子像素）的发光层是重复但同时受控的。基本的原理是，在双层串联结构中，要达到一个亮度，每个OLED发射器可以只用一半的电流来驱动。这样由于两个发射器彼此叠置，因此感知亮度将加倍。所以，如果每个发射单元使用相同的电流，亮度就可以加倍，或者亮度保持不变的时候，电流减半从而省电。
从这个原理可以推导出来，当使用这种串联架构的时候，就意味着串联子像素的寿命更长，或者说亮度更高（寿命相同）。堆叠式OLED架构的另一个优势是效率理论上看起来会更高，因为以较低的电流驱动每个器件可以提高整体效率。不过实际上，目前的串联OLED架构设计需要电压翻倍才能让较低的电流驱动每个器件，所以这反而降低了效率。所以各位目前看到的双层OLED面板，大多数效率其实是没有达到想象中的效果，也就是说没有做到亮度翻倍或者子像素寿命翻倍的效果。这就像当年NVIDIA和AMD的SLI或者交火技术一样，两张卡的性能提升多数时候只有1.5×至1.7×，实际上是做不到2×这样的性能提升。
另外，这种传统的堆叠式OLED架构缺点也很明显。首先就是生产工艺更加复杂，需要改造现有工艺和设备，采用新的驱动机制和电路布局。其次，串联显示器需要双倍的OLED材料，自然就会增加成本。最后，由于两层OLED必须使用完全相同的发射率，所以要生产一个均匀的堆叠式OLED的面板难度更大，厂商和供应商在材料方面的选择也要求更精准，这当然会增加制造成本，而且也会降低实际的产能。这样导致的结果就是采用堆叠式OLED架构的面板会更贵，同时导致使用堆叠式OLED面板的产品在最终售价上的提升，这也是为什么我们说堆叠式OLED还只能用于高端产品上的原因。
另外一个困扰制造商的问题是串扰。是的，堆叠式OLED架构的面板更容易发生串扰这种麻烦，因为每一层的子像素会共用一个HIL层，也就是空穴注入层，也称为发光膜层。而串联的双层OLED面板就有两个HIL层，这就容易出现串扰。据悉目前材料供应商正在开发横向电导率更低的HIL材料，这或许会改善堆叠式OLED内部串扰的问题。
尚不成熟的垂直堆叠RGB架构
传统的串联式堆叠OLED架构，实际上是将两个完整的器件堆叠在一起，子像素都是R、G、B重叠。但另一种堆叠OLED架构是将红色、绿色和蓝色OLED子像素直接放置在单个像素内，彼此叠放，而不是将它们并排放置为单独的子像素。
这种架构让我们想起中国一句成语：见缝插针，也就是说它将不同的子像素堆叠在一起，组成一个完整的像素。在这个架构中，每种颜色的光都可以独立寻址，通过选择性地激活相应的发射层，使像素能够再现全色谱。这种架构的优势在于孔径比大幅提高——比传统架构高出三倍。之前我们介绍印刷式OLED的时候就说过，孔径比的提升最直接的结果就是屏幕像素密度（PPI）的提升，所以这个架构应该在小尺寸上比较受欢迎。另外这个架构还能带来更高的亮度、更长的使用寿命和更高的色纯度。最关键的是这个方案简化了像素图案化和沉积的一些流程，还能减少了因使用三个不同的子像素而产生的某些光学效应。
这个方案很受制造商的青睐，因为只是改变架构堆叠的方式，不需要新的OLED材料，性能优势也比较突出。当然它最大的问题还是制造工艺太复杂，生产难度太高，所以目前还没有哪个厂商叫这种堆叠式OLED架构商业化。不过既然是一个肉眼可见的优秀方案，所以技术难题和生产难度肯定是可以逐渐解决的，我们应该能在未来几年内看到OLED制造商开发能够垂直堆叠 RGB OLED器件的技术，并最终实现该技术的商业化。
OLED电视的堆叠架构
OLED电视很早就采用堆叠的设计方案，但是和目前我们说的串联式OLED架构完全不同。像LG的WOLED，实际上是由OLED器件发出白光，然后使用彩色滤光片创建红、绿、蓝三个子像素，再保留一个白色子像素。相比传统的AMOLED方案，WOLED算是一个低效的技术了，LG采用这种技术方案，实际上还是因为在大的基板上，红、绿、蓝三个子像素的图案化比AMOLED面板复杂，所以目前OLED电视的堆叠方案，就不会将完整RGB子像素的多层器件直接堆叠在一起。
长久以来，LGD一直使用堆叠在一起的黄色和蓝色OLED发光器。而在最新的WOLED面板上，LGD采用了现在使用红色、绿色和蓝色发光器。垂直堆叠中有两种不同的蓝色OLED 器件——因为蓝色OLED发光器的寿命和效率在所有OLED发光器中最低，所有堆叠的OLED器件都像串联堆叠一样进行控制。由于有两个蓝色OLED器件，所以新一代WOLED的Primary RGB Tandem面板，峰值亮度可以超过4000nits，这也算是OLED电视面板的巅峰了。
至于三星的QD-OLED面板其实和LGD的WOLED面板有不少类似的地方，只不过三星的QD-OLED面板基于量子点材料转换颜色，所以色域要强于WOLED。不过可能很多人不知道，三星最初设计QD-OLED的时候，是只打算使用单层蓝色的OLED发光器件，然后再来转换颜色，但是因为单层蓝色发射器的寿命和效率太差，所以三星最后才用的堆叠式方案。目前最新一代三星QD-OLED面板包含了三层蓝色发射器和两层绿色发射器，从而实现了总共五层垂直堆叠的OLED发射器。另外三星最新的QD-OLED面板中，在红色量子点层上方放置了一个红色滤光片，并在绿色量子点层上方放置了一个绿色滤光片，这主要是调整量子点发出的色谱。
所以说OLED电视的堆叠方案，和我们现在看到的串联双层以及未来的多层堆叠的AMOLED的确有很大的区别，这也让我们之前出现了错误的固定思维。但可以肯定的是，堆叠架构不管是在AMOLED还是OLED电视面板的方案上，都能起到很大的作用，色彩、亮度、寿命都会强化不少，当然随之而来的还有制造成本。目前WOLED以及QD-OLED的成本都比较高，而且短期内我们也看不到三星或者LG能有效将成本降下来的可能。
探索中的堆叠式OLED架构
将眼光从OLED电视面板挣脱，重新回到正常的堆叠式OLED架构上来。除了我们说的传统串联式OLED堆叠方案，以及还没有商业化的垂直堆叠RGB方案，事实上各大公司也在做不少创新，希望能让OLED有更好的发展前景。特别是在可独立控制各个层的基础下，这为OLED开拓出了一个新的发展思路。
LGD依然是技术先锋，我们知道在今年5月，LGD已经宣布成功在量产线上验证了蓝色磷光OLED面板的商业化性能。LG采用了一种混合双叠层Tandem OLED结构，下叠层为蓝色荧光，上叠层为蓝色磷光。这使得LG能够将功耗降低15%，同时保持与现有OLED面板类似的稳定性。这种就算堆叠式架构的另一种应用方案，只需要考虑单个子像素器件的堆叠，就能获得不错的效果，并且也降低了生产的难度。
另外英国公司Excyton也已获得一项名为TurboLED的架构专利，该架构采用垂直堆叠的OLED器件，其中浅色发射器堆叠在传统的深色发射器之上。由于大多数需要发射的颜色，无需使用深色，深色OLED尤其是深蓝色发射器的效率较低，且不如浅色发射器耐用。所以利用这个原理和架构，结合恒伟智能驱动器，可以打造更高性能的OLED面板。据悉Excyton的TurboLED面板的功耗可降低40%，色域更高且使用寿命延长3倍。
总的来说，堆叠式架构的确可以让OLED这一技术有了更多的可能，如果能在寿命、亮度、效率等各方面再进一步，OLED或许能比我们想象的要存在更长的时间，甚至可以和Micro LED、QD-EL等技术在未来争锋。当然OLED现在面临的问题还是成本，堆叠式OLED架构的成本就更高了，再不把成本打下来，至少大尺寸产品上，OLED依然举步维艰。
写在最后
堆叠式OLED的产品不少，除了我们说的OLED电视之外，就算在中小尺寸AMOLED面板方面，使用的厂商也不少。最早LGD为奔驰的车载屏幕供货，就有堆叠式OLED屏幕，然后在2024年又为苹果的iPad Pro提供了这种串联双层OLED面板。另外从去年开始京东方开始量产串联式的OLED屏幕，荣耀成为了京东方最早的客户。另外像戴尔的笔记本也开始使用LGD的串联式AMOLED。总的来说，一些高端的产品开始使用串联式的OLED屏幕，但鉴于产能和成本，要想普及还是需要时间，毕竟普通的AMOLED面板已经比较出色了。
可能有人会奇怪为啥LGD和京东方都有串联式的AMOLED面板，但三星反而迟迟没有相应的产品？一方面LGD和京东方在这部分的研发比较早，另一方面也说明串联式的AMOLED面板在成本和制造难度上的确给厂商带来很多问题。三星从研发上而言其实也不差，而且很早也有传闻要给苹果供货，这只能说明了串联式OLED在生产上的难度的确要比我们想的更高，当然三星或许也会考虑到产能和利润之间的关系。
如果展望未来，堆叠式OLED架构肯定会得到更多厂商的青睐，因为在OLED这个领域，寿命亮度效率无疑是非常关键的，尽管成本会更高一些。但是还是那句话，成本限制了很多，所以我们还是认为堆叠式OLED会更多出现在高端产品或者新兴技术上，比如AR/VR、车载屏幕、高端笔记本上。至于OLED电视的架构，虽然方式完全不同，但堆叠显然能提升电视的画质表现，未来要不要继续叠上去，就要看厂商自己的成本估算了。
另外，除了结构之外，OLED自己在材料上也在进步，就我们自己的态度而言，可能TADF这一类新技术的重要性也不会比堆叠架构更低。未来新的OLED设计架构可能会和新的OLED材料以及发射器技术混合在一起，形成一个相对完美的OLED面板方案。不过考虑到价格，或许很多厂商和制造商会更青睐成本更低的方案，而不是去追求一个完美的技术设计！
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