OLED的驅(qū)動方式與OLED彩色化技術(shù)介紹，OLED的應(yīng)用

　　OLED，即有機發(fā)光二極管（Organic Light-EmitTIng Diode），又稱為有機電激光顯示（Organic Electroluminesence Display， OELD），是一種應(yīng)有有機材料的固體半導(dǎo)體發(fā)光技術(shù)。雖然在“Organic Electroluminesence Display”這個名稱中提到了激光一詞，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發(fā)并擁有專利的顯示技術(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(dǎo)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(shù)碼攝像機、DVD機、個人數(shù)字助理（PDA）、筆記本電腦、汽車音響和電視。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來表示）。基于OLED的新技術(shù)有軟性有機發(fā)光顯示技術(shù)（FOLED），這項技術(shù)有可能在將來使得高度可攜帶、折疊的顯示技術(shù)變?yōu)榭赡堋?/p>

　　OLED的驅(qū)動方式

　　OLED的驅(qū)動方式分為主動式驅(qū)動（有源驅(qū)動）和被動式驅(qū)動（無源驅(qū)動）。

　　1、有源驅(qū)動（AM OLED）

　　有源驅(qū)動（AMOLED）的每個像素配備具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管（LowTemperaturePoly-SiThinFilmTransistor，LTP-SiTFT），而且每個像素配備一個電荷存儲電容，外圍驅(qū)動電路和顯示陣列整個系統(tǒng)集成在同一玻璃基板上。與LCD相同的TFT結(jié)構(gòu)，無法用于OLED。這是因為LCD采用電壓驅(qū)動，而OLED卻依賴電流驅(qū)動，其亮度與電流量成正比，因此除了進行ON/OFF切換動作的選址TFT之外，還需要能讓足夠電流通過的導(dǎo)通阻抗較低的小型驅(qū)動TFT。

　　有源驅(qū)動屬于靜態(tài)驅(qū)動方式，具有存儲效應(yīng)，可進行100%負載驅(qū)動，這種驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制，可以對各像素獨立進行選擇性調(diào)節(jié)。有源驅(qū)動無占空比問題，驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制，易于實現(xiàn)高亮度和高分辨率。有源驅(qū)動由于可以對亮度的紅色和藍色像素獨立進行灰度調(diào)節(jié)驅(qū)動，這更有利于OLED彩色化實現(xiàn)。

　　AMOLED的耗電量低于PMOLED，這是因為TFT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(qū)動的方式需要復(fù)雜的內(nèi)置電路、內(nèi)置晶體管、以及外部IC，這些部件的制作工藝繁雜，成本較高，也不易實現(xiàn)更高的成品率。因此，制作成本和成品率是有源驅(qū)動OLED技術(shù)大規(guī)模推廣，特別是在大尺寸顯示產(chǎn)品上應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

　　2、無源驅(qū)動（PM OLED）

　　無源驅(qū)動又分為靜態(tài)驅(qū)動電路和動態(tài)驅(qū)動電路。

　?。?）靜態(tài)驅(qū)動方式：在靜態(tài)驅(qū)動的有機發(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，各像素的陽極是分立引出的，這就是共陰的連接方式。若要一個像素發(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(qū)動下發(fā)光，若要一個像素不發(fā)光就將它的陽極接在一個負電壓上，就可將它反向截止。但是在圖像變化比較多時可能出現(xiàn)交叉效應(yīng)，為了避免我們必須采用交流的形式。靜態(tài)驅(qū)動電路一般用于段式顯示屏的驅(qū)動上。

　?。?）動態(tài)驅(qū)動方式：在動態(tài)驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器件上人們把像素的兩個電極做成了矩陣型結(jié)構(gòu)，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個行電極和M個列電極。行和列分別對應(yīng)發(fā)光像素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅(qū)動的過程中，要逐行點亮或者要逐列點亮像素，通常采用逐行掃描的方式，行掃描，列電極為數(shù)據(jù)電極。實現(xiàn)方式是：循環(huán)地給每行電極施加脈沖，同時所有列電極給出該行像素的驅(qū)動電流脈沖，從而實現(xiàn)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(yīng)”，這種掃描是逐行順序進行的，掃描所有行所需時間叫做幀周期。

　　在一幀中每一行的選擇時間是均等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N，掃描一幀的時間為1，那么一行所占有的選擇時間為一幀時間的1/N該值被稱為占空比系數(shù)。在同等電流下，掃描行數(shù)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(qū)動電流或采用雙屏電極機構(gòu)以提高占空比系數(shù)。

　　除了由于電極的公用形成交叉效應(yīng)外，有機電致發(fā)光顯示屏中正負電荷載流子復(fù)合形成發(fā)光的機理使任何兩個發(fā)光像素，只要組成它們結(jié)構(gòu)的任何一種功能膜是直接連接在一起的，那兩個發(fā)光像素之間就可能有相互串擾的現(xiàn)象，即一個像素發(fā)光，另一個像素也可能發(fā)出微弱的光。這種現(xiàn)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(qū)動的角度，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。灰度等級越多，圖像從黑到白的層次就越豐富，細節(jié)也就越清晰?；叶葘τ趫D像顯示和彩色化都是一個非常重要的指標。一般用于有灰度顯示的屏多為點陣顯示屏，其驅(qū)動也多為動態(tài)驅(qū)動，實現(xiàn)灰度控制的幾種方法有：控制法、空間灰度調(diào)制、時間灰度調(diào)制。

　　PMOLED易于制造，但其耗電量大于其他類型的 OLED，這主要是因為它需要外部電路的緣故。PMOLED用來顯示文本和圖標時效率最高，適于制作小屏幕（對角線2-3英寸），例如人們在移動電話、掌 上型電腦 以及MP3播放器上經(jīng)常能見到的那種。即便存在一個外部電路，被動矩陣OLED的耗電量還是要小于這些設(shè)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上具有競爭力的重要標志，因此許多全彩色化技術(shù)也應(yīng)用到了OLED顯示器上，按面板的類型通常有下面三種：RGB像素獨立發(fā)光，光色轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)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(gòu)成一個像素。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(wěn)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1萬小時，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。但人們通過給主體發(fā)光材料摻雜，已得到了色純度、發(fā)光效率和穩(wěn)定性都比較好的藍光和紅光。

　　高分子發(fā)光材料的優(yōu)點是可以通過化學(xué)修飾調(diào)節(jié)其發(fā)光波長，現(xiàn)已得到了從藍到綠到紅的覆蓋整個可見光范圍的各種顏色，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。不斷地開發(fā)出性能優(yōu)良的發(fā)光材料應(yīng)該是材料開發(fā)工作者的一項艱巨而長期的課題。

　　隨著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)直接影響著顯示板畫面的質(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(zhuǎn)換　光色轉(zhuǎn)換是以藍光OLED結(jié)合光色轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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。但它的缺點是光色轉(zhuǎn)換材料容易吸收環(huán)境中的藍光，造成圖像對比度下降，同時光導(dǎo)也會造成畫面質(zhì)量降低的問題。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(jié)合彩色濾光膜，首先制備發(fā)白光OLED的器件，然后通過彩色濾光膜得到三基色，再組合三基色實現(xiàn)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(zhuǎn)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?？筛鶕?jù)工藝結(jié)構(gòu)及有機材料決定。

　　OLED技術(shù)的優(yōu)勢

　　目前，LCD是小型設(shè)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(guī)LED可以用來構(gòu)成電子表和其他電子設(shè)備上的數(shù)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(yīng)的無機晶體層薄很多，因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu)。此外，LED和LCD需要用玻璃作為支撐物，而玻璃會吸收一部分光線。OLED則無需使用玻璃。

　　OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng)，LCD工作時會選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域，從而讓圖像顯現(xiàn)出來，而OLED則是靠自身發(fā)光。因為OLED不需逆光系統(tǒng)，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(tǒng)）。這一點對于靠電池供電的設(shè)備（例如移動電話）來說，尤其重要。

　　OLED制造起來更加容易，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工作時要阻擋光線，因而在某些角度上存在天然的觀測障礙。OLED自身能夠發(fā)光，所以視域范圍也要寬很多。

　　OLED存在的問題

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

　　壽命：盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長（10000-40000小時），但根據(jù)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）。

　　制造：OLED的造價目前還比較高。

　　水：OLED如果遇水，很容易就會損毀。

　　OLED的應(yīng)用

　　一、OLED在頭戴顯示器領(lǐng)域的應(yīng)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越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。其在數(shù)字視頻、虛擬現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實游戲、3G與視頻眼鏡融合、超便攜多媒體設(shè)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(yīng)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)展的一大推動力。

　　率先把OLED應(yīng)用在視頻眼鏡上的是美國的eMagin. 無論是對于民用消費領(lǐng)域還是工業(yè)應(yīng)用乃至軍事用途都提供了一個極佳的近眼應(yīng)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。在國內(nèi)，iTheater（愛視代）憑雄厚的研發(fā)實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(quán)的背景順利打入國內(nèi)軍事領(lǐng)域，為中國數(shù)字士兵的建設(shè)出一份力。

　　二、OLED在MP3領(lǐng)域的應(yīng)用

　　MP3作為一款數(shù)字隨身聽已經(jīng)在市場上日益成為時尚娛樂的主角，對于它的功能、容量、價格等等都得到了人們廣泛的關(guān)注，也是各廠家目光的焦點所在，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音樂的簡單要求上。但現(xiàn)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性、時尚追求的心理，表達的是一種生活的觀念。所以在面板的設(shè)計上，出現(xiàn)了多彩背光設(shè)計，就是經(jīng)常聽到的“7色背光”的產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上進一步發(fā)展，已經(jīng)有用到區(qū)域彩色OLED面板（如：黃、藍雙色等區(qū)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(yīng)用領(lǐng)域?qū)儆谛箩绕鸬姆N類，被譽為“夢幻顯示屏”。它無需背光燈，而是“主動發(fā)光”。以BenQ Joybee180的OLED液晶屏為例，它摒棄了傳統(tǒng)LCD的缺點，每個像素都可自行發(fā)光，不管在什么角度什么光線下都可以比傳統(tǒng)LCD顯示更加清晰的畫面，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，還帶有一點點炫耀的色彩。在夜晚寂靜的街邊，邊走邊聽著音樂，看著OLED屏幕跳動的藍光，音符的跳動伴著腳步的跳動和心情的起伏，定有一種別樣的感覺?；蚴窃谂笥褮g聚的Party上，OLED藍光的閃爍熠熠生輝，定能讓你成為聚會的主角。

　　除了帶來全新的視覺感受之外，OLED還有很多LCD面板無法比擬的優(yōu)點。比如可以使MP3做得更輕更薄，可視角度更大，并且能夠顯著節(jié)省電能。不過OLED的應(yīng)用還要搭配MP3的整體設(shè)計，才能展現(xiàn)出它的魅力。已上市的BenQ Joybee180可以說是液晶屏的應(yīng)用與整體設(shè)計相結(jié)合的典范。Joybee180的造型時尚、簡約、大方，整款機器呈正方形，看上去像一個精致小巧的手提袋，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(tǒng)的佩戴方法，提供一系列不同的面板，可依服飾的不同進行替換，改變以往一成不變的搭配方案，秀出你的時尚搭配，秀出你的獨特心情。

　　OLED應(yīng)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，無疑將成為MP3顯示面板的主流。

　　三、潛在的應(yīng)用

　　OLED技術(shù)的主要優(yōu)點是主動發(fā)光。發(fā)紅、綠、藍光的OLED都可以得到。在過去的幾年中，研究者們一直致力于開發(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(yīng)用。下面，將對OLED的潛在應(yīng)用進行討論，并將其與其它顯示技術(shù)進行對比。

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

　　從事OLED的商業(yè)開發(fā)全世界約 100多家廠商， OLED的技術(shù)發(fā)展方向分成兩大類，日、韓和臺灣傾向Kodak的低分子OLED技術(shù)，歐洲廠商則以PLED為主。兩大集團中除了KODAK 聯(lián)盟之外，另一個以高分子聚合物為主的飛利浦公司也聯(lián)合了EPSON、DuPont、東芝等公司全力開發(fā)自己的產(chǎn)品。2007年第二季全球OLED市場的產(chǎn)值已達到1億2340萬美元。

　　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始OLED大規(guī)模生產(chǎn)線建設(shè)，并最終在昆山建設(shè)了OLED大規(guī)模生產(chǎn)線；廣東省也積極上馬OLED專案，截至2009年12月，廣東已建、在建和籌建的OLED生產(chǎn)線項目有5個，分別是汕尾信利小尺寸OLED生產(chǎn)線、佛山中顯科技的低溫多晶硅TFT（薄膜場效應(yīng)晶體管）AMOLED生產(chǎn)線專案、東莞宏威的OLED顯示幕示范生產(chǎn)線項目、惠州茂勤光電公司AM（主動式）OLED光電項目、彩虹在佛山建設(shè)的OLED生產(chǎn)線項目。根據(jù)調(diào)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 35%。中國成為全球OLED應(yīng)用最大的市場，中國的手機、移動顯示設(shè)備及其他消費電子產(chǎn)品的產(chǎn)量都超過全球產(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(nèi)，享受360度全外景的感覺，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(shè)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遺窗外的風光，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(shè)想，帶有OLED顯示器的無窗飛機，機艙照明的增強光亮來自艙壁發(fā)光墻，為乘客營造獨特的旅行氛圍。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。