OLED的驅動(dòng)方式與OLED彩色化技術(shù)介紹，OLED的應用

　　OLED，即有機發(fā)光二極管（Organic Light-EmitTIng Diode），又稱(chēng)為有機電激光顯示（Organic Electroluminesence Display， OELD），是一種應有有機材料的固體半導體發(fā)光技術(shù)。雖然在“Organic Electroluminesence Display”這個(gè)名稱(chēng)中提到了激光一詞，但是本質(zhì)上，OLED技術(shù)還與我們通常概念中的單光普、高匯聚性激光技術(shù)差異巨大，很多時(shí)候和資料并不認為OLED屬于激光領(lǐng)域。

　　有機發(fā)光二極管（organic light-emitTIng diode，OLED）是一種由柯達公司開(kāi)發(fā)并擁有專(zhuān)利的顯示技術(shù)，這項技術(shù)使用有機聚合材料作為發(fā)光二極管中的半導體（semiconductor）材料。聚合材料可以是天然的，也可能是人工合成的，可能尺寸很大，也可能尺寸很小。蛋白質(zhì)和DNA就是有機聚合物的例子。

　　OLED顯示技術(shù)廣泛的運用于手機、數碼攝像機、DVD機、個(gè)人數字助理（PDA）、筆記本電腦、汽車(chē)音響和電視。OLED顯示器很薄很輕，因為它不使用背光。OLED顯示器還有一個(gè)最大為160度的寬屏視角，其工作電壓為二到十伏特（volt，用V來(lái)表示）?；贠LED的新技術(shù)有軟性有機發(fā)光顯示技術(shù)（FOLED），這項技術(shù)有可能在將來(lái)使得高度可攜帶、折疊的顯示技術(shù)變?yōu)榭赡堋?/p>

　　OLED的驅動(dòng)方式

　　OLED的驅動(dòng)方式分為主動(dòng)式驅動(dòng)（有源驅動(dòng)）和被動(dòng)式驅動(dòng)（無(wú)源驅動(dòng)）。

　　1、有源驅動(dòng)（AM OLED）

　　有源驅動(dòng)（AMOLED）的每個(gè)像素配備具有開(kāi)關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管（LowTemperaturePoly-SiThinFilmTransistor，LTP-SiTFT），而且每個(gè)像素配備一個(gè)電荷存儲電容，外圍驅動(dòng)電路和顯示陣列整個(gè)系統集成在同一玻璃基板上。與LCD相同的TFT結構，無(wú)法用于OLED。這是因為L(cháng)CD采用電壓驅動(dòng)，而OLED卻依賴(lài)電流驅動(dòng)，其亮度與電流量成正比，因此除了進(jìn)行ON/OFF切換動(dòng)作的選址TFT之外，還需要能讓足夠電流通過(guò)的導通阻抗較低的小型驅動(dòng)TFT。

　　有源驅動(dòng)屬于靜態(tài)驅動(dòng)方式，具有存儲效應，可進(jìn)行100%負載驅動(dòng)，這種驅動(dòng)不受掃描電極數的限制，可以對各像素獨立進(jìn)行選擇性調節。有源驅動(dòng)無(wú)占空比問(wèn)題，驅動(dòng)不受掃描電極數的限制，易于實(shí)現高亮度和高分辨率。有源驅動(dòng)由于可以對亮度的紅色和藍色像素獨立進(jìn)行灰度調節驅動(dòng)，這更有利于OLED彩色化實(shí)現。

　　AMOLED的耗電量低于PMOLED，這是因為T(mén)FT陣列所需電量要少于外部電路，因而AMOLED適合用于大型顯示屏。AMOLED還具有更高的刷新率，適于顯示視頻。AMOLED的最佳用途是電腦顯示器、大屏幕電視以及電子告示牌或廣告牌。但是，有源驅動(dòng)的方式需要復雜的內置電路、內置晶體管、以及外部IC，這些部件的制作工藝繁雜，成本較高，也不易實(shí)現更高的成品率。因此，制作成本和成品率是有源驅動(dòng)OLED技術(shù)大規模推廣，特別是在大尺寸顯示產(chǎn)品上應用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

　　2、無(wú)源驅動(dòng)（PM OLED）

　　無(wú)源驅動(dòng)又分為靜態(tài)驅動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)驅動(dòng)電路。

　?。?）靜態(tài)驅動(dòng)方式：在靜態(tài)驅動(dòng)的有機發(fā)光顯示器件上，一般各有機電致發(fā)光像素的陰極是連在一起引出的，各像素的陽(yáng)極是分立引出的，這就是共陰的連接方式。若要一個(gè)像素發(fā)光只要讓恒流源的電壓與陰極的電壓之差大于像素發(fā)光值的前提下，像素將在恒流源的驅動(dòng)下發(fā)光，若要一個(gè)像素不發(fā)光就將它的陽(yáng)極接在一個(gè)負電壓上，就可將它反向截止。但是在圖像變化比較多時(shí)可能出現交叉效應，為了避免我們必須采用交流的形式。靜態(tài)驅動(dòng)電路一般用于段式顯示屏的驅動(dòng)上。

　?。?）動(dòng)態(tài)驅動(dòng)方式：在動(dòng)態(tài)驅動(dòng)的有機發(fā)光顯示器件上人們把像素的兩個(gè)電極做成了矩陣型結構，即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極是共用的，縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極是共用的。如果像素可分為N行和M列，就可有N個(gè)行電極和M個(gè)列電極。行和列分別對應發(fā)光像素的兩個(gè)電極。即陰極和陽(yáng)極。在實(shí)際電路驅動(dòng)的過(guò)程中，要逐行點(diǎn)亮或者要逐列點(diǎn)亮像素，通常采用逐行掃描的方式，行掃描，列電極為數據電極。實(shí)現方式是：循環(huán)地給每行電極施加脈沖，同時(shí)所有列電極給出該行像素的驅動(dòng)電流脈沖，從而實(shí)現一行所有像素的顯示。該行不再同一行或同一列的像素就加上反向電壓使其不顯示，以避免“交叉效應”，這種掃描是逐行順序進(jìn)行的，掃描所有行所需時(shí)間叫做幀周期。

　　在一幀中每一行的選擇時(shí)間是均等的。假設一幀的掃描行數為N，掃描一幀的時(shí)間為1，那么一行所占有的選擇時(shí)間為一幀時(shí)間的1/N該值被稱(chēng)為占空比系數。在同等電流下，掃描行數增多將使占空比下降，從而引起有機電致發(fā)光像素上的電流注入在一幀中的有效下降，降低了顯示質(zhì)量。因此隨著(zhù)顯示像素的增多，為了保證顯示質(zhì)量，就需要適度地提高驅動(dòng)電流或采用雙屏電極機構以提高占空比系數。

　　除了由于電極的公用形成交叉效應外，有機電致發(fā)光顯示屏中正負電荷載流子復合形成發(fā)光的機理使任何兩個(gè)發(fā)光像素，只要組成它們結構的任何一種功能膜是直接連接在一起的，那兩個(gè)發(fā)光像素之間就可能有相互串擾的現象，即一個(gè)像素發(fā)光，另一個(gè)像素也可能發(fā)出微弱的光。這種現象主要是因為有機功能薄膜厚度均勻性差，薄膜的橫向絕緣性差造成的。從驅動(dòng)的角度，為了減緩這種不利的串擾，采取反向截至法也是一行之有效的方法。

　　帶灰度控制的顯示：顯示器的灰度等級是指黑白圖像由黑色到白色之間的亮度層次?；叶鹊燃壴蕉?，圖像從黑到白的層次就越豐富，細節也就越清晰?；叶葘τ趫D像顯示和彩色化都是一個(gè)非常重要的指標。一般用于有灰度顯示的屏多為點(diǎn)陣顯示屏，其驅動(dòng)也多為動(dòng)態(tài)驅動(dòng)，實(shí)現灰度控制的幾種方法有：控制法、空間灰度調制、時(shí)間灰度調制。

　　PMOLED易于制造，但其耗電量大于其他類(lèi)型的 OLED，這主要是因為它需要外部電路的緣故。PMOLED用來(lái)顯示文本和圖標時(shí)效率最高，適于制作小屏幕（對角線(xiàn)2-3英寸），例如人們在移動(dòng)電話(huà)、掌 上型電腦 以及MP3播放器上經(jīng)常能見(jiàn)到的那種。即便存在一個(gè)外部電路，被動(dòng)矩陣OLED的耗電量還是要小于這些設備當前采用的LCD。

　　OLED的彩色化技術(shù)

　　顯示器全彩色是檢驗顯示器是否在市場(chǎng)上具有競爭力的重要標志，因此許多全彩色化技術(shù)也應用到了OLED顯示器上，按面板的類(lèi)型通常有下面三種：RGB像素獨立發(fā)光，光色轉換（Color Conversion）和彩色濾光膜（Color Filter）。

　　RGB象素獨立發(fā)光

　　利用發(fā)光材料獨立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金屬蔭罩與CCD象素對位技術(shù)，首先制備紅、綠、藍三基色發(fā)光中心，然后調節三種顏色組合的混色比，產(chǎn)生真彩色，使三色OLED元件獨立發(fā)光構成一個(gè)像素。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于提高發(fā)光材料的色純度和發(fā)光效率，同時(shí)金屬蔭罩刻蝕技術(shù)也至關(guān)重要。

　　有機小分子發(fā)光材料AlQ3是很好的綠光發(fā)光小分子材料，它的綠光色純度，發(fā)光效率和穩定性都很好。但OLED最好的紅光發(fā)光小分子材料的發(fā)光效率只有31mW，壽命1萬(wàn)小時(shí)，藍色發(fā)光小分子材料的發(fā)展也是很慢和很困難的。有機小分子發(fā)光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍色材料的純度、效率與壽命。但人們通過(guò)給主體發(fā)光材料摻雜，已得到了色純度、發(fā)光效率和穩定性都比較好的藍光和紅光。

　　高分子發(fā)光材料的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)化學(xué)修飾調節其發(fā)光波長(cháng)，現已得到了從藍到綠到紅的覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光范圍的各種顏色，但其壽命只有小分子發(fā)光材料的十分之一，所以對高分子聚合物，發(fā)光材料的發(fā)光效率和壽命都有待提高。不斷地開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良的發(fā)光材料應該是材料開(kāi)發(fā)工作者的一項艱巨而長(cháng)期的課題。

　　隨著(zhù)OLED顯示器的彩色化、高分辨率和大面積化，金屬蔭罩刻蝕技術(shù)直接影響著(zhù)顯示板畫(huà)面的質(zhì)量，所以對金屬蔭罩圖形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。

　　光色轉換　光色轉換是以藍光OLED結合光色轉換

　　膜陣列，首先制備發(fā)藍光OLED的器件，然后利用其藍光激發(fā)光色轉換材料得到紅光和綠光，從而獲得全彩色。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于提高光色轉換材料的色純度及效率。這種技術(shù)不需要金屬蔭罩對位技術(shù)，只需蒸鍍藍光OLED元件，是未來(lái)大尺寸全彩色OLED顯示器極具潛力的全彩色化技術(shù)之一。但它的缺點(diǎn)是光色轉換材料容易吸收環(huán)境中的藍光，造成圖像對比度下降，同時(shí)光導也會(huì )造成畫(huà)面質(zhì)量降低的問(wèn)題。掌握此技術(shù)的日本出光興產(chǎn)公司已生產(chǎn)出10英寸的OLED顯示器。

　　彩色濾光膜

　　此種技術(shù)是利用白光OLED結合彩色濾光膜，首先制備發(fā)白光OLED的器件，然后通過(guò)彩色濾光膜得到三基色，再組合三基色實(shí)現彩色顯示。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過(guò)程不需要金屬蔭罩對位技術(shù)，可采用成熟的液晶顯示器LCD的彩色濾光膜制作技術(shù)。所以是未來(lái)大尺寸全彩色OLED顯示器具有潛力的全彩色化技術(shù)之一，但采用此技術(shù)使透過(guò)彩色濾光膜所造成光損失高達三分之二。日本TDK公司和美國Kodak公司采用這種方法制作OLED顯示器。

　　RGB像素獨立發(fā)光，光色轉換和彩色濾光膜三種制造OLED顯示器全彩色化技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)?？筛鶕に嚱Y構及有機材料決定。

　　OLED技術(shù)的優(yōu)勢

　　目前，LCD是小型設備顯示器的首選，而大屏幕電視采用LCD的情況也很普遍。常規LED可以用來(lái)構成電子表和其他電子設備上的數字。OLED則具備很多LCD與LED所不具備的優(yōu)勢：

　　相較于LED或LCD的晶體層，OLED的有機塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性。

　　OLED的發(fā)光層比較輕，因此它的基層可使用富于柔韌性的材料，而不會(huì )使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì)，而LED和LCD則使用玻璃基層。

　　OLED比LED更亮。OLED有機層要比LED中與之對應的無(wú)機晶體層薄很多，因而OLED的導電層和發(fā)射層可以采用多層結構。此外，LED和LCD需要用玻璃作為支撐物，而玻璃會(huì )吸收一部分光線(xiàn)。OLED則無(wú)需使用玻璃。

　　OLED并不需要采用LCD中的逆光系統，LCD工作時(shí)會(huì )選擇性地阻擋某些逆光區域，從而讓圖像顯現出來(lái)，而OLED則是靠自身發(fā)光。因為OLED不需逆光系統，所以它們的耗電量小于LCD（LCD所耗電量中的大部分用于逆光系統）。這一點(diǎn)對于靠電池供電的設備（例如移動(dòng)電話(huà)）來(lái)說(shuō)，尤其重要。

　　OLED制造起來(lái)更加容易，還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質(zhì)，因此可以將其制作成大面積薄片狀。而想要使用如此之多的晶體并把它們鋪平，則要困難得多。

　　OLED的視野范圍很廣，可達170度左右。而LCD工作時(shí)要阻擋光線(xiàn)，因而在某些角度上存在天然的觀(guān)測障礙。OLED自身能夠發(fā)光，所以視域范圍也要寬很多。

　　OLED存在的問(wèn)題

　　OLED似乎是一項完美無(wú)缺的技術(shù)，適合各類(lèi)的顯示器，但它也存在一些問(wèn)題：

　　壽命：盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長(cháng)（10000-40000小時(shí)），但根據目前的技術(shù)水準，藍色有機物的壽命要短的多（僅有約1000小時(shí)）。

　　制造：OLED的造價(jià)目前還比較高。

　　水：OLED如果遇水，很容易就會(huì )損毀。

　　OLED的應用

　　一、OLED在頭戴顯示器領(lǐng)域的應用

　　以視頻眼鏡和隨身影院為重要載體的頭戴式顯示器得到了越來(lái)越廣泛的應用和發(fā)展。其在數字視頻、虛擬現實(shí)、虛擬現實(shí)游戲、3G與視頻眼鏡融合、超便攜多媒體設備與視頻眼鏡融合方面有卓越的優(yōu)勢。

　　與LCD和LCOS相比，OLED在頭戴顯示器的應用有非常大的優(yōu)勢：清晰鮮亮的全彩顯示、超低的功耗等，是頭戴式顯示器發(fā)展的一大推動(dòng)力。

　　率先把OLED應用在視頻眼鏡上的是美國的eMagin. 無(wú)論是對于民用消費領(lǐng)域還是工業(yè)應用乃至軍事用途都提供了一個(gè)極佳的近眼應用解決途徑。隨之，采用歐洲的超微OLED顯示屏的視頻眼鏡被推上市場(chǎng)。在國內，iTheater（愛(ài)視代）憑雄厚的研發(fā)實(shí)力率先推出世界首款高分子超微OLED顯示屏的視頻眼鏡；憑借其全知識產(chǎn)權的背景順利打入國內軍事領(lǐng)域，為中國數字士兵的建設出一份力。

　　二、OLED在MP3領(lǐng)域的應用

　　MP3作為一款數字隨身聽(tīng)已經(jīng)在市場(chǎng)上日益成為時(shí)尚娛樂(lè )的主角，對于它的功能、容量、價(jià)格等等都得到了人們廣泛的關(guān)注，也是各廠(chǎng)家目光的焦點(diǎn)所在，可是對于作為MP3的眼睛的屏幕卻很少有人涉及。

　　除了影音隨身看產(chǎn)品之外，不論Flash型還是HDD型的MP3，大多采用黑白單色LCD面板，僅僅停留在能夠聆聽(tīng)音樂(lè )的簡(jiǎn)單要求上。但現如今的MP3除了這種最基本的功能外，更多的立足于人們對于個(gè)性、時(shí)尚追求的心理，表達的是一種生活的觀(guān)念。所以在面板的設計上，出現了多彩背光設計，就是經(jīng)常聽(tīng)到的“7色背光”的產(chǎn)品。在此基礎上進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)有用到區域彩色OLED面板（如：黃、藍雙色等區域各16色階）的產(chǎn)品，有代表性的有BenQ的Joybee180、iRiver N10等。

　　OLED（Organic Light EmitTIng Display），即有機發(fā)光顯示屏，在MP3 屏幕的應用領(lǐng)域屬于新崛起的種類(lèi)，被譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示屏”。它無(wú)需背光燈，而是“主動(dòng)發(fā)光”。以BenQ Joybee180的OLED液晶屏為例，它摒棄了傳統LCD的缺點(diǎn)，每個(gè)像素都可自行發(fā)光，不管在什么角度什么光線(xiàn)下都可以比傳統LCD顯示更加清晰的畫(huà)面，而且環(huán)境越黑屏幕越亮，猶如夜間的瑩彩精靈。

　　MP3的消費者多為年輕族群，對他們而言MP3除了基本功用之外，還帶有一點(diǎn)點(diǎn)炫耀的色彩。在夜晚寂靜的街邊，邊走邊聽(tīng)著(zhù)音樂(lè )，看著(zhù)OLED屏幕跳動(dòng)的藍光，音符的跳動(dòng)伴著(zhù)腳步的跳動(dòng)和心情的起伏，定有一種別樣的感覺(jué)?；蚴窃谂笥褮g聚的Party上，OLED藍光的閃爍熠熠生輝，定能讓你成為聚會(huì )的主角。

　　除了帶來(lái)全新的視覺(jué)感受之外，OLED還有很多LCD面板無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。比如可以使MP3做得更輕更薄，可視角度更大，并且能夠顯著(zhù)節省電能。不過(guò)OLED的應用還要搭配MP3的整體設計，才能展現出它的魅力。已上市的BenQ Joybee180可以說(shuō)是液晶屏的應用與整體設計相結合的典范。Joybee180的造型時(shí)尚、簡(jiǎn)約、大方，整款機器呈正方形，看上去像一個(gè)精致小巧的手提袋，精華部分又好似一款華麗精美的手表。而且，運用表帶的流行元素取代傳統的佩戴方法，提供一系列不同的面板，可依服飾的不同進(jìn)行替換，改變以往一成不變的搭配方案，秀出你的時(shí)尚搭配，秀出你的獨特心情。

　　OLED應用于MP3產(chǎn)品上不僅增加了產(chǎn)品絢麗的美感，而且也為圖文資訊的表達錦上添花，無(wú)疑將成為MP3顯示面板的主流。

　　三、潛在的應用

　　OLED技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是主動(dòng)發(fā)光。發(fā)紅、綠、藍光的OLED都可以得到。在過(guò)去的幾年中，研究者們一直致力于開(kāi)發(fā)OLED在從背光源、低容量顯示器到高容量顯示器領(lǐng)域的應用。下面，將對OLED的潛在應用進(jìn)行討論，并將其與其它顯示技術(shù)進(jìn)行對比。

　　1999年首度商業(yè)化，技術(shù)仍然非常新。用在一些黑白/簡(jiǎn)單色彩的汽車(chē)收音機、移動(dòng)電話(huà)、掌上型電動(dòng)游樂(lè )器等。都屬于高階機種。

　　從事OLED的商業(yè)開(kāi)發(fā)全世界約 100多家廠(chǎng)商， OLED的技術(shù)發(fā)展方向分成兩大類(lèi)，日、韓和臺灣傾向Kodak的低分子OLED技術(shù)，歐洲廠(chǎng)商則以PLED為主。兩大集團中除了KODAK 聯(lián)盟之外，另一個(gè)以高分子聚合物為主的飛利浦公司也聯(lián)合了EPSON、DuPont、東芝等公司全力開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。2007年第二季全球OLED市場(chǎng)的產(chǎn)值已達到1億2340萬(wàn)美元。

　　在中國企業(yè)方面，早在2005年，清華大學(xué)和維信諾公司決定開(kāi)始OLED大規模生產(chǎn)線(xiàn)建設，并最終在昆山建設了OLED大規模生產(chǎn)線(xiàn)；廣東省也積極上馬OLED專(zhuān)案，截至2009年12月，廣東已建、在建和籌建的OLED生產(chǎn)線(xiàn)項目有5個(gè)，分別是汕尾信利小尺寸OLED生產(chǎn)線(xiàn)、佛山中顯科技的低溫多晶硅TFT（薄膜場(chǎng)效應晶體管）AMOLED生產(chǎn)線(xiàn)專(zhuān)案、東莞宏威的OLED顯示幕示范生產(chǎn)線(xiàn)項目、惠州茂勤光電公司AM（主動(dòng)式）OLED光電項目、彩虹在佛山建設的OLED生產(chǎn)線(xiàn)項目。根據調研公司DisplaySearch的報告，全球OLED產(chǎn)業(yè)2009年的產(chǎn)值為8.26億美元，比2008年增長(cháng) 35%。中國成為全球OLED應用最大的市場(chǎng)，中國的手機、移動(dòng)顯示設備及其他消費電子產(chǎn)品的產(chǎn)量都超過(guò)全球產(chǎn)量的一半。

　　四、航空領(lǐng)域研發(fā)“透明飛機”

　　2014年10月末，英國科技公司計劃研發(fā)“透明飛機”，讓乘客坐在機艙內，享受360度全外景的感覺(jué)，如同翱翔在天際中。

　　英國科技研發(fā)公司“工藝創(chuàng )新中心”（The Centre for Process InnovaTIon，CPI）最近發(fā)表了一項客機設計新概念，將運用OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機發(fā)光二極管）技術(shù)于飛機機身上，不僅能讓乘客可以一覽無(wú)遺窗外的風(fēng)光，甚至能變成觸摸屏，讓乘客能徹底在機上享受。

　　英國工藝創(chuàng )新中心設想，帶有OLED顯示器的無(wú)窗飛機，機艙照明的增強光亮來(lái)自艙壁發(fā)光墻，為乘客營(yíng)造獨特的旅行氛圍。采用OLED技術(shù)的柔性屏幕極其輕薄，高質(zhì)量、靈活的嵌入到機身和座椅靠背襯板，有機地集成在一起，消除了沉重的外殼，可以高清顯示播放從飛機外部攝像機捕捉的畫(huà)面。這樣優(yōu)化飛機的空間和減輕其重量，不僅降低成本，使機身更輕、更堅固，座位寬敞，還減少了燃料消耗。