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(jì)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)的T.V.制造商聲稱不同)。
通過在運(yùn)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(diǎn),包括增加的功耗(因?yàn)楸彻獗仨毷冀K開啟)和降低的對比度(“黑色”和“白色”之間的差異是有限的,因?yàn)橐恍┕馊匀粡暮诎档南袼刂刑右荩?/p>
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?yàn)橄袼乇魂P(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(shí)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(fèi)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(diǎn),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(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(xiàng)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(jì),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(jì)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。
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