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为显示器提供更亮图像的OLED技术

出处:电子发烧友 发布于:2019-02-15 11:34:29 | 370 次阅读

由于价格相对较高且尺寸有限,有机发光二极管OLED)显示器的使用速度很慢。但最近成本下降和固有的功耗节省使该技术引起了设计工程师的注意。

本文探讨了OLED技术,并将其与液晶显示器(LCD)进行了比较,重点关注快速响应时间,宽视角,高亮度和消除背光等关键优势。

OLEDs解释

由Eastman Kodak和Sanyo在20世纪80年代早期获得专利,OLED是通过将有机(碳基)薄膜夹在两个带电电极之间形成的,一个是金属阴极,另一个是透明(通常是玻璃)阳极。

在一种流行的结构中,有机膜包括空穴注入层,空穴传输层,发光层和电子传输层。另一种技术将传输层和发光层合二为一(图1a)。

为显示器提供更亮图像的OLED技术

图1a:基于真空和溶液的OLED器件架构。 (由Merck提供。)

当向OLED施加电压时,空穴和电子在发光层中重新组合,并在称为电致发光的过程中发射光子(图1b)。 (这种现象也是传统LED的基础,并在之前的TechZone文章中进行了讨论。)

为显示器提供更亮图像的OLED技术

图1b:双层OLED的示意图:1。阴极; 2.发光层; 3.光子; 4.导电层; 5.阳极。

有两种形式的OLED显示器:无源矩阵和有源矩阵。无源矩阵OLED显示器由通过交叉的阳极和阴极导体连接的像素阵列形成。这种简单的结构适用于低成本应用,如字母数字显示。该方法的一个主要优点是它使用既定的制造技术,可以很容易地适应大面积,高产量的制造。

有源矩阵显示器使用集成电子背板,适用于视频和图形等高分辨率应用。这种类型已经通过多晶硅(“多晶硅”)技术的发展而成为可能,该技术由于其高载流子迁移率,能够实现具有高载流能力和快速切换速度的薄膜晶体管(TFT)。

令人惊叹的图像

OLED像素是朗伯发射器,简单来说,这意味着显示器在高达170°的视角下看起来同样明亮。这与LCD技术的较窄视角相比较,其中光源的亮度通常在90°至100°视角之外下降一半(尽管一些不诚实的T.V.制造商声称不同)。

通过在运输和发光层中将小分子或聚合物与荧光和磷光染料结合,制造商确保单个OLED像素发出严格控制波长的光,帮助色彩再现和色域。

与OLED不同,LCD不直接发光,而是依靠背光提供照明光源然后调制光输出(参见之前关于LCD背光的TechZone文章)。这具有许多缺点,包括增加的功耗(因为背光必须始终开启)和降低的对比度(“黑色”和“白色”之间的差异是有限的,因为一些光仍然从黑暗的像素中逃逸)。

OLED显示器通过消除背光来解决这些问题。功耗通常降低到等效LCD的60%到80%(电池供电产品的主要优势),而“黑色”真正是黑色,因为像素被关闭。 (请注意,功耗取决于应用程序。例如,当在白色背景(例如网页)上显示黑色文本页面时,OLED显示器实际上比同等LCD使用更多功率。¹)

对于4到8毫秒范围内引用的领先消费者电视,LCD能够快速改变响应时间。但OLED更快;这些器件理论上能够在0.01 ms内响应。这是在200 Hz或100 kHz刷新屏幕之间的区别。

OLED技术由于消除了背光,并且由于结构相对简单,因此适用于更薄更轻的显示器。这些优势提供了灵活显示的前景,尽管这种技术尚处于起步阶段,尚未商业化(图2)。

为显示器提供更亮图像的OLED技术

图2:OLED技术适用于更薄,更轻,更灵活的显示器。 (由ITRI,台湾提供。)

有限的寿命虽然OLED有一些缺点,其中最主要的是有机薄膜的寿命。这些用于薄膜的材料经受氧化等化学过程,逐渐丧失其发光性能。例如,蓝色OLED的寿命约为5,000小时,远远低于相应的寿命。蓝色LCD像素。但是这项技术尚不成熟,制造商正在努力延长这一生命周期的一些报道,在实验室中,他们已经成功地将蓝色OLED的功能时间翻了一番。

另一种方法是在标准的三色RGB矩阵中添加浅蓝色子像素。该像素由寿命较长的材料制成,可满足大部分蓝光发射要求,并减少深蓝色像素的工作量,从而延长其寿命,从而延长显示器的整体寿命。³

其他缺点包括:有机材料很容易被水侵入显示器而损坏 - 要求相对昂贵的密封 - 并且技术的发展受到一小部分公司的专利所有权的限制。这意味着,如果一家公司想要商业化开发OLED技术,它必须获得许可证。

今天使用OLED

尽管是一项相对较新的技术,但价格下跌是产品采用技术的催化剂,而不是那些已经拥有OLED显示器的智能手机。

例如,Newhaven Display提供的字符和图形类型的OLED显示器作为完整,易于使用的模块,是液晶显示器的一个引人注目的替代品。

字符OLED模块具有标准尺寸,可用作LCD(或真空荧光显示器,VFD)模块的兼容替代品。它们使用串行或并行微处理器接口,并具有LCD兼容指令和四个内置字体表。

该公司表示,图形OLED模块(图3)是集成设计,提供所有必需的外部逻辑组件,使开始使用显示器变得快速而简单。一个关键优势是图形OLED显示器通常需要多个高压电源和额外的外部逻辑组件,但Newhaven的产品却没有。为每个图形OLED定制设计的模块板只需一个接口电源。

其他值得注意的功能包括响应时间为10μs,视角为160°,外形薄,对比度为2,000:1,符合RoHS标准。

为显示器提供更亮图像的OLED技术

图3:字符和图形类型OLED显示器是LCD的引人注目的替代品。 (由Newhaven Display提供。)

有机发光二极管是明亮的高对比度显示器,具有快速响应时间;宽视角,比传统LED或LCD显示器消耗更少的功率。 OLED显示器是自发光的,不需要背光,因此显示器很薄。 Newhaven Display等供应商提供字符和图形型OLED显示屏,作为完整,易用的模块。

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