由于價(jià)格相對(duì)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(shí)間，寬視角，高亮度和消除背光等關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。

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(guò)將有機(jī)(碳基)薄膜夾在兩個(gè)帶電電極之間形成的，一個(gè)是金屬陰極，另一個(gè)是透明(通常是玻璃)陽(yáng)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(shí)，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(guò)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(yáng)極。

有兩種形式的OLED顯示器：無(wú)源矩陣和有源矩陣。無(wú)源矩陣OLED顯示器由通過(guò)交叉的陽(yáng)極和陰極導(dǎo)體連接的像素陣列形成。這種簡(jiǎn)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(gè)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(guò)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這意味著顯示器在高達(dá)170°的視角下看起來(lái)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(chéng)實(shí)的T.V.制造商聲稱不同)。

通過(guò)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(gè)OLED像素發(fā)出嚴(yán)格控制波長(zhǎng)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(duì)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?。

OLED顯示器通過(guò)消除背光來(lái)解決這些問(wèn)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(shì))，而“黑色”真正是黑色，因?yàn)橄袼乇魂P(guān)閉。 (請(qǐng)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(yè))上顯示黑色文本頁(yè)面時(shí)，OLED顯示器實(shí)際上比同等LCD使用更多功率。¹)

對(duì)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(shí)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(duì)簡(jiǎn)單，因此適用于更薄更輕的顯示器。這些優(yōu)勢(shì)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，臺(tái)灣提供。)

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(guò)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(shí)，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(zhǎng)這一生命周期的一些報(bào)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(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)其壽命，從而延長(zhǎng)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(duì)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(duì)較新的技術(shù)，但價(jià)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(gè)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(gè)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(jiǎn)單。一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是圖形OLED顯示器通常需要多個(gè)高壓電源和額外的外部邏輯組件，但Newhaven的產(chǎn)品卻沒(méi)有。為每個(gè)圖形OLED定制設(shè)計(jì)的模塊板只需一個(gè)接口電源。

其他值得注意的功能包括響應(yīng)時(shí)間為10μs，視角為160°，外形薄，對(duì)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(duì)比度顯示器，具有快速響應(yīng)時(shí)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。