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

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,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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