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5. OLED 的驱动方式
OLED 的驱动方式分为主动式驱动(有源驱动)和被动式驱动(无源驱动)。
一、无源驱动(PM OLED)
其分为静态驱动电路和动态驱动电路。
⑴ 静态驱动方式 :在静态驱动的有机发光显示器件上,一般各有机电 致发光像素的阴极是连在一起引出的,各像素的阳极是分立引出的,这就 是共阴的连接方式 。若要一个像素发光只要让恒流源的电压与阴极的电压 之差大于像素发光值的前提下,像素将在恒流源的驱动下发光,若要一个 像素不发光就将它的阳极接在一个负电压上,就可将它反向截止。但是在 图像变化比较多时可能出现交叉效应,为了避免我们必须采用交流的形式。 静态驱动电路一般用于段式显示屏的驱动上。
⑵ 动态驱动方式 :在动态驱动的有机发光显示器件上人们把像素的两个电极做成了矩阵型结构 ,即水平一组显示像素的同一性质的电极是共用的,纵向一组显示像素的相同性质的另一电极是共用的。如果像素可分为 N行和 M 列,就可有 N 个行电极和 M 个列电极。行和列分别对应发光像素的两个电极。即阴极和阳极。在实际电路驱动的过程中 ,要逐行点亮或者要逐列点亮像素,通常采用逐行扫描的方式 ,行扫描,列电极为数据电极。实现方式是:循环地给每行电极施加脉冲,同时所有列电极给出该行像素的驱动电流脉冲,从而实现一行所有像素的显示。该行不在同一行或同一列的像素就加上反向电压使其不显示,以避免“交叉效应”,这种扫描是逐行顺序进行的,扫描所有行所需时间叫做帧周期。
在一帧中每一行的选择时间是均等的。假设一帧的扫描行数为 N,扫描 一帧的时间为 1,那么一行所占有的选择时间为一帧时间的 1/N 该值被称为 占空比系数。在同等电流下,扫描行数增多将使占空比下降,从而引起有 机电致发光像素上的电流注入在一帧中的有效下降,降低了显示质量。因 此随着显示像素的增多,为了保证显示质量,就需要适度地提高驱动电流 或采用双屏电极机构以提高占空比系数。
除了由于电极的公用形成交叉效应外,有机电致发光显示屏中正负电荷载流子复合形成发光的机理使任何两个发光像素,只要组成它们结构的任何一种功能膜是直接连接在一起的,那两个发光像素之间就可能有相互串扰的现象,即一个像素发光,另一个像素也可能发出微弱的光。这种现象主要是因为有机功能薄膜厚度均匀性差,薄膜的横向绝缘性差造成的。从驱动的角度,为了减缓这种不利的串扰,采取反向截至法也是一行之有效的方法。
带灰度控制的显示:显示器的灰度等级是指黑白图像由黑色到白色之 间的亮度层次。灰度等级越多,图像从黑到白的层次就越丰富,细节也就 越清晰。灰度对于图像显示和彩色化都是一个非常重要的指标。一般用于 有灰度显示的屏多为点阵显示屏,其驱动也多为动态驱动,实现灰度控制 的几种方法有:控制法、空间灰度调制、时间灰度调制。
二、有源驱动(AM OLED)
有源驱动的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管(LowTemperature Poly-Si Thin Film Transistor, LTP-Si TFT),而且 每个像素配备一个电荷存储电容,外围驱动电路和显示阵列整个系统集成 在同一玻璃基板上 。与 LCD 相同的 TFT 结构,无法用于 OLED 。这是因为 LCD 采用电压驱动 ,而 OLED 却依赖电流驱动 ,其亮度与电流量成正比,因此除 了进行 ON/OFF 切换动作的选址 TFT 之外,还需要能让足够电流通过的导通 阻抗较低的小型驱动 TFT。
有源驱动属于静态驱动方式,具有存储效应,可进行 100%负载驱动,这种驱动不受扫描电极数的限制,可以对各像素独立进行选择性调节。有源驱动无占空比问题,驱动不受扫描电极数的限制 ,易于实现高亮 度和高分辨率 。
有源驱动由于可以对亮度的红色和蓝色像素独立进行灰度调节驱动 , 这更有利于 OLED 彩色化实现。有源矩阵的驱动电路藏于显示屏内,更易于实现集成度和小型化。另 外由于解决了外围驱动电路与屏的连接问题,这在一定程度上提高了成品 率和可靠性。
三、主动式与被动式两者比较
被动式 主动式
瞬间高高密度发光 (动态驱动/有选择性) 连续发光(稳态驱动) 面板外附加 IC 芯片 TFT 驱动电路设计 /内藏薄膜型驱动 IC
线逐步式扫描 线逐步式抹写数据
阶调控制容易 在 TFT 基板上形成有机 EL 画像素
低成本/高电压驱动 低电压驱动 /低耗电能/高成本
设计变更容易、交货期短(制造简单) 发光组件寿命长(制程复杂) 简单式矩阵驱动 +OLED LTPS TFT+OLED
6. OLED 的优缺点
一、OLED 的优点
1、厚度可以小于 1 毫米,仅为 LCD 屏幕的 1/3,并且重量也更轻 ;
2、固态机构,没有液体物质,因此抗震性能更好,不怕摔;
3、几乎没有可视角度的问题,即使在很大的视角下观看,画面仍然不 失真;
4、响应时间是 LCD 的千分之一 ,显示运动画面绝对不会有拖影的现象;
5、低温特性好,在零下 40 度时仍能正常显示 ,而 LCD 则无法做到;
6、制造工艺简单,成本更低;
7、发光效率更高,能耗比 LCD 要低;
8、能够在不同材质的基板上制造,可以做成能弯曲的柔软显示器。
二、OLED 的缺点
1、寿命通常只有 5000 小时,要低于 LCD 至少 1 万小时的寿命;
2、不能实现大尺寸屏幕的量产,因此目前只适用于便携类的数码类产品;
3、存在色彩纯度不够的问题,不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。
对二的修改:现在的 OLED 的寿命已经远远超过 5000 小时了,而且已经生产出了较大尺寸的 OLED 面板,色彩十分鲜艳。
截止 07 年 7 月前后,荧光材料方面,性能最高的是日本出光兴产
(Idemitsu Kosan)的材料。红光效率达到了 11cd/A,寿命高达 16 万小时; 绿光效率达到 30cd/A,寿命为 6 万小时;正在开发中的高效率、长寿命蓝 光材料 BD-2 (0.13, 0.22),效率为 8.7cd/A,寿命 2.3 万小时。
磷光材料方面,UDC 公司开发的红光材料色度坐标为(0.67,0.33),效率达到 15cd/A ,500 cd/m2 下工作寿命超过 15 万小时;绿光材料色坐标为 (0.34,0.61),效率达到 65cd/A,初始亮度为 1000 cd/m2 时,寿命超过 4 万小时;最难得到的蓝色磷光材料效率达到了 30cd/A,在 200 cd/m2 的初始 亮度下,寿命达到了 10 万小时。
总体上讲,OLED 红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满 足实用化需求。
从以上数据看来 ,现在的 OLED 在 500cd/m2 下至少有 20000 小时的工作 时间。
7. OLED 的应用
一、OLED 在头戴显示器领域的应用
以视频眼镜和随身影院为重要载体的头戴式显示器得到了越来越广泛 的应用和发展。其在数字士兵、虚拟现实、虚拟现实游戏、3G 与视频眼镜 融合、超便携多媒体设备与视频眼镜融合方面有卓越的优势。
与 LCD 和 LCOS 相比,OLED 在头戴显示器的应用有非常大的优势:清晰 鲜亮的全彩显示、超低的功耗等,是头戴式显示器发展的一大推动力。
率先把 OLED 应用在视频眼镜上的是美国的 eMagin. 无论是对于民用消费领域还是工业应用乃至军事用途都提供了一个极佳的近眼应用解决途径。随之,采用欧洲的超微 OLED 显示屏的视频眼镜被推上市场。在国内 , iTheater(爱视代)凭雄厚的研发实力率先推出世界首款高分子超微 OLED 显示屏的视频眼镜 ;凭借其全知识产权的背景顺利打入国内军事领域,为 中国数字士兵的建设出一份力。
二、OLED 在 MP3 领域的应用
MP3 作为一款数字随身听已经在市场上日益成为时尚娱乐的主角,对于 它的功能、容量、价格等等都得到了人们广泛的关注 ,也是各厂家目光的 焦点所在,可是对于作为 MP3 的眼睛的屏幕却很少有人涉及。
除了影音随身看产品之外,不论 Flash 型还是 HDD 型的 MP3,大多采用 黑白单色 LCD 面板,仅仅停留在能够聆听音乐的简单要求上。但现如今的 MP3 除了这种最基本的功能外,更多的立足于人们对于个性、时尚追求的心 理,表达的是一种生活的观念。所以在面板的设计上 ,出现了多彩背光设 计,就是经常听到的“7 色背光”的产品。在此基础上进一步发展,已经有 用到区域彩色 OLED 面板(如:黄、蓝双色等区域各 16 色阶)的产品,有 代表性的有 BenQ 的 Joybee180、iRiver N10 等。
OLED(Organic Light Emitting Display),即有机发光显示屏,在 MP3 屏幕的应用领域属于新崛起的种类,被誉为“梦幻显示屏 ”。它无需背光灯,而是“主动发光”。以 BenQ Joybee180 的 OLED 液晶屏为例,它摒 弃了传统 LCD 的缺点,每个像素都可自行发光,不管在什么角度什么光线下都可以比传统 LCD 显示更加清晰的画面,而且环境越黑屏幕越亮,犹如夜间的莹彩精灵。
MP3 的消费者多为年轻族群,对他们而言 MP3 除了基本功用之外,还带 有一点点炫耀的色彩。在夜晚寂静的街边 ,边走边听着音乐,看着 OLED 屏 幕跳动的蓝光,音符的跳动伴着脚步的跳动和心情的起伏,定有一种别样 的感觉。或是在朋友欢聚的 Party 上,OLED 蓝光的闪烁熠熠生辉,定能让 你成为聚会的主角 。
除了带来全新的视觉感受之外,OLED 还有很多 LCD 面板无法比拟的优点。比如可以使 MP3 做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。不过 OLED 的应用还要搭配 MP3 的整体设计,才能展现出它的魅力。目前刚刚上市的 BenQ Joybee180 可以说是液晶屏的应用与整体设计相结合的典范。Joybee180 的造型时尚 、简约、大方,整款机器呈正方形,看上去像一个精致小巧的手提袋,精华部分又好似一款华丽精美的手表。而且,运用表带的流行元素取代传统的佩戴方法,提供一系列不同的面板,可依服饰的不同进行替换 ,改变以往一成不变的搭配方案,秀出你的时尚搭配,秀出你的独特心情 。OLED 应用于 MP3 产品上不仅增加了产品绚丽的美感,而且也为图文资 讯的表达锦上添花 ,无疑将成为 MP3 显示面板的主流。
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( 发表人:胡哥 )