為顯示器提供更亮圖像的OLED技術(shù)

由于價格相對較高且尺寸有限，有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示器的使用速度很慢。但最近成本下降和固有的功耗節(jié)省使該技術(shù)引起了設(shè)計工程師的注意。

本文探討了OLED技術(shù)，并將其與液晶顯示器（LCD）進(jìn)行了比較，重點關(guān)注快速響應(yīng)時間，寬視角，高亮度和消除背光等關(guān)鍵優(yōu)勢。

OLEDs解釋

由Eastman Kodak和Sanyo在20世紀(jì)80年代早期獲得專利，OLED是通過將有機(jī)（碳基）薄膜夾在兩個帶電電極之間形成的，一個是金屬陰極，另一個是透明（通常是玻璃）陽極。

在一種流行的結(jié)構(gòu)中，有機(jī)膜包括空穴注入層，空穴傳輸層，發(fā)光層和電子傳輸層。另一種技術(shù)將傳輸層和發(fā)光層合二為一（圖1a）。

圖1a：基于真空和溶液的OLED器件架構(gòu)。 （由Merck提供。）

當(dāng)向OLED施加電壓時，空穴和電子在發(fā)光層中重新組合，并在稱為電致發(fā)光的過程中發(fā)射光子（圖1b）。 （這種現(xiàn)象也是傳統(tǒng)LED的基礎(chǔ)，并在之前的TechZone文章中進(jìn)行了討論。）

圖1b：雙層OLED的示意圖：1。陰極; 2.發(fā)光層; 3.光子; 4.導(dǎo)電層; 5.陽極。

有兩種形式的OLED顯示器：無源矩陣和有源矩陣。無源矩陣OLED顯示器由通過交叉的陽極和陰極導(dǎo)體連接的像素陣列形成。這種簡單的結(jié)構(gòu)適用于低成本應(yīng)用，如字母數(shù)字顯示。該方法的一個主要優(yōu)點是它使用既定的制造技術(shù)，可以很容易地適應(yīng)大面積，高產(chǎn)量的制造。

有源矩陣顯示器使用集成電子背板，適用于視頻和圖形等高分辨率應(yīng)用。這種類型已經(jīng)通過多晶硅（“多晶硅”）技術(shù)的發(fā)展而成為可能，該技術(shù)由于其高載流子遷移率，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高載流能力和快速切換速度的薄膜晶體管（TFT）。

令人驚嘆的圖像

OLED像素是朗伯發(fā)射器，簡單來說，這意味著顯示器在高達(dá)170°的視角下看起來同樣明亮。這與LCD技術(shù)的較窄視角相比較，其中光源的亮度通常在90°至100°視角之外下降一半（盡管一些不誠實的T.V.制造商聲稱不同）。

通過在運輸和發(fā)光層中將小分子或聚合物與熒光和磷光染料結(jié)合，制造商確保單個OLED像素發(fā)出嚴(yán)格控制波長的光，幫助色彩再現(xiàn)和色域。

與OLED不同，LCD不直接發(fā)光，而是依靠背光提供照明光源然后調(diào)制光輸出（參見之前關(guān)于LCD背光的TechZone文章）。這具有許多缺點，包括增加的功耗（因為背光必須始終開啟）和降低的對比度（“黑色”和“白色”之間的差異是有限的，因為一些光仍然從黑暗的像素中逃逸）。

OLED顯示器通過消除背光來解決這些問題。功耗通常降低到等效LCD的60％到80％（電池供電產(chǎn)品的主要優(yōu)勢），而“黑色”真正是黑色，因為像素被關(guān)閉。 （請注意，功耗取決于應(yīng)用程序。例如，當(dāng)在白色背景（例如網(wǎng)頁）上顯示黑色文本頁面時，OLED顯示器實際上比同等LCD使用更多功率。1）

對于4到8毫秒范圍內(nèi)引用的領(lǐng)先消費者電視，LCD能夠快速改變響應(yīng)時間。但OLED更快;這些器件理論上能夠在0.01 ms內(nèi)響應(yīng)。這是在200 Hz或100 kHz刷新屏幕之間的區(qū)別。

OLED技術(shù)由于消除了背光，并且由于結(jié)構(gòu)相對簡單，因此適用于更薄更輕的顯示器。這些優(yōu)勢提供了靈活顯示的前景，盡管這種技術(shù)尚處于起步階段，尚未商業(yè)化（圖2）。

圖2：OLED技術(shù)適用于更薄，更輕，更靈活的顯示器。 （由ITRI，***提供。）

有限的壽命雖然OLED有一些缺點，其中最主要的是有機(jī)薄膜的壽命。這些用于薄膜的材料經(jīng)受氧化等化學(xué)過程，逐漸喪失其發(fā)光性能。例如，藍(lán)色OLED的壽命約為5，000小時，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相應(yīng)的壽命。藍(lán)色LCD像素。但是這項技術(shù)尚不成熟，制造商正在努力延長這一生命周期的一些報道，在實驗室中，他們已經(jīng)成功地將藍(lán)色OLED的功能時間翻了一番。

另一種方法是在標(biāo)準(zhǔn)的三色RGB矩陣中添加淺藍(lán)色子像素。該像素由壽命較長的材料制成，可滿足大部分藍(lán)光發(fā)射要求，并減少深藍(lán)色像素的工作量，從而延長其壽命，從而延長顯示器的整體壽命。3

其他缺點包括：有機(jī)材料很容易被水侵入顯示器而損壞 - 要求相對昂貴的密封 - 并且技術(shù)的發(fā)展受到一小部分公司的專利所有權(quán)的限制。這意味著，如果一家公司想要商業(yè)化開發(fā)OLED技術(shù)，它必須獲得許可證。

今天使用OLED

盡管是一項相對較新的技術(shù)，但價格下跌是產(chǎn)品采用技術(shù)的催化劑，而不是那些已經(jīng)擁有OLED顯示器的智能手機(jī)。

例如，Newhaven Display提供的字符和圖形類型的OLED顯示器作為完整，易于使用的模塊，是液晶顯示器的一個引人注目的替代品。

字符OLED模塊具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，可用作LCD（或真空熒光顯示器，VFD）模塊的兼容替代品。它們使用串行或并行微處理器接口，并具有LCD兼容指令和四個內(nèi)置字體表。

該公司表示，圖形OLED模塊（圖3）是集成設(shè)計，提供所有必需的外部邏輯組件，使開始使用顯示器變得快速而簡單。一個關(guān)鍵優(yōu)勢是圖形OLED顯示器通常需要多個高壓電源和額外的外部邏輯組件，但Newhaven的產(chǎn)品卻沒有。為每個圖形OLED定制設(shè)計的模塊板只需一個接口電源。

其他值得注意的功能包括響應(yīng)時間為10μs，視角為160°，外形薄，對比度為2，000：1，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

圖3：字符和圖形類型OLED顯示器是LCD的引人注目的替代品。 （由Newhaven Display提供。）

有機(jī)發(fā)光二極管是明亮的高對比度顯示器，具有快速響應(yīng)時間;寬視角，比傳統(tǒng)LED或LCD顯示器消耗更少的功率。 OLED顯示器是自發(fā)光的，不需要背光，因此顯示器很薄。 Newhaven Display等供應(yīng)商提供字符和圖形型OLED顯示屏，作為完整，易用的模塊。