OLED的驱动方式与OLED彩色化技术介绍，OLED的应用

　　OLED，即有机发光二极管（Organic Light-EmitTIng Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display， OELD），是一种应有有机材料的固体半导体发光技术。虽然在“Organic Electroluminesence Display”这个名称中提到了激光一词，但是本质上，OLED技术还与我们通常概念中的单光普、高汇聚性激光技术差异巨大，很多时候和资料并不认为OLED属于激光领域。

　　有机发光二极管（organic light-emitTIng diode，OLED）是一种由柯达公司开发并拥有专利的显示技术，这项技术使用有机聚合材料作为发光二极管中的半导体（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。蛋白质和DNA就是有机聚合物的例子。

　　OLED显示技术广泛的运用于手机、数码摄像机、DVD机、个人数字助理（PDA）、笔记本电脑、汽车音响和电视。OLED显示器很薄很轻，因为它不使用背光。OLED显示器还有一个最大为160度的宽屏视角，其工作电压为二到十伏特（volt，用V来表示）。基于OLED的新技术有软性有机发光显示技术（FOLED），这项技术有可能在将来使得高度可携带、折叠的显示技术变为可能。

　　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）。

　　1、有源驱动（AM OLED）

　　有源驱动（AMOLED）的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管（LowTemperaturePoly-SiThinFilmTransistor，LTP-SiTFT），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。

　　AMOLED的耗电量低于PMOLED，这是因为TFT阵列所需电量要少于外部电路，因而AMOLED适合用于大型显示屏。AMOLED还具有更高的刷新率，适于显示视频。AMOLED的最佳用途是电脑显示器、大屏幕电视以及电子告示牌或广告牌。但是，有源驱动的方式需要复杂的内置电路、内置晶体管、以及外部IC，这些部件的制作工艺繁杂，成本较高，也不易实现更高的成品率。因此，制作成本和成品率是有源驱动OLED技术大规模推广，特别是在大尺寸显示产品上应用的关键技术瓶颈。

　　2、无源驱动（PM OLED）

　　无源驱动又分为静态驱动电路和动态驱动电路。

　　（1）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。

　　（2）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。该行不再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。

　　PMOLED易于制造，但其耗电量大于其他类型的 OLED，这主要是因为它需要外部电路的缘故。PMOLED用来显示文本和图标时效率最高，适于制作小屏幕（对角线2-3英寸），例如人们在移动电话、掌 上型电脑 以及MP3播放器上经常能见到的那种。即便存在一个外部电路，被动矩阵OLED的耗电量还是要小于这些设备当前采用的LCD。

　　OLED的彩色化技术

　　显示器全彩色是检验显示器是否在市场上具有竞争力的重要标志，因此许多全彩色化技术也应用到了OLED显示器上，按面板的类型通常有下面三种：RGB像素独立发光，光色转换（Color Conversion）和彩色滤光膜（Color Filter）。

　　RGB象素独立发光

　　利用发光材料独立发光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金属荫罩与CCD象素对位技术，首先制备红、绿、蓝三基色发光中心，然后调节三种颜色组合的混色比，产生真彩色，使三色OLED元件独立发光构成一个像素。该项技术的关键在于提高发光材料的色纯度和发光效率，同时金属荫罩刻蚀技术也至关重要。

　　有机小分子发光材料AlQ3是很好的绿光发光小分子材料，它的绿光色纯度，发光效率和稳定性都很好。但OLED最好的红光发光小分子材料的发光效率只有31mW，寿命1万小时，蓝色发光小分子材料的发展也是很慢和很困难的。有机小分子发光材料面临的最大瓶颈在于红色和蓝色材料的纯度、效率与寿命。但人们通过给主体发光材料掺杂，已得到了色纯度、发光效率和稳定性都比较好的蓝光和红光。

　　高分子发光材料的优点是可以通过化学修饰调节其发光波长，现已得到了从蓝到绿到红的覆盖整个可见光范围的各种颜色，但其寿命只有小分子发光材料的十分之一，所以对高分子聚合物，发光材料的发光效率和寿命都有待提高。不断地开发出性能优良的发光材料应该是材料开发工作者的一项艰巨而长期的课题。

　　随着OLED显示器的彩色化、高分辨率和大面积化，金属荫罩刻蚀技术直接影响着显示板画面的质量，所以对金属荫罩图形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。

　　光色转换　光色转换是以蓝光OLED结合光色转换

　　膜阵列，首先制备发蓝光OLED的器件，然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光和绿光，从而获得全彩色。该项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度及效率。这种技术不需要金属荫罩对位技术，只需蒸镀蓝光OLED元件，是未来大尺寸全彩色OLED显示器极具潜力的全彩色化技术之一。但它的缺点是光色转换材料容易吸收环境中的蓝光，造成图像对比度下降，同时光导也会造成画面质量降低的问题。掌握此技术的日本出光兴产公司已生产出10英寸的OLED显示器。

　　彩色滤光膜

　　此种技术是利用白光OLED结合彩色滤光膜，首先制备发白光OLED的器件，然后通过彩色滤光膜得到三基色，再组合三基色实现彩色显示。该项技术的关键在于获得高效率和高纯度的白光。它的制作过程不需要金属荫罩对位技术，可采用成熟的液晶显示器LCD的彩色滤光膜制作技术。所以是未来大尺寸全彩色OLED显示器具有潜力的全彩色化技术之一，但采用此技术使透过彩色滤光膜所造成光损失高达三分之二。日本TDK公司和美国Kodak公司采用这种方法制作OLED显示器。

　　RGB像素独立发光，光色转换和彩色滤光膜三种制造OLED显示器全彩色化技术，各有优缺点。可根据工艺结构及有机材料决定。

　　OLED技术的优势

　　目前，LCD是小型设备显示器的首选，而大屏幕电视采用LCD的情况也很普遍。常规LED可以用来构成电子表和其他电子设备上的数字。OLED则具备很多LCD与LED所不具备的优势：

　　相较于LED或LCD的晶体层，OLED的有机塑料层更薄、更轻而且更富于柔韧性。

　　OLED的发光层比较轻，因此它的基层可使用富于柔韧性的材料，而不会使用刚性材料。OLED基层为塑料材质，而LED和LCD则使用玻璃基层。

　　OLED比LED更亮。OLED有机层要比LED中与之对应的无机晶体层薄很多，因而OLED的导电层和发射层可以采用多层结构。此外，LED和LCD需要用玻璃作为支撑物，而玻璃会吸收一部分光线。OLED则无需使用玻璃。

　　OLED并不需要采用LCD中的逆光系统，LCD工作时会选择性地阻挡某些逆光区域，从而让图像显现出来，而OLED则是靠自身发光。因为OLED不需逆光系统，所以它们的耗电量小于LCD（LCD所耗电量中的大部分用于逆光系统）。这一点对于靠电池供电的设备（例如移动电话）来说，尤其重要。

　　OLED制造起来更加容易，还可制成较大的尺寸。OLED为塑胶材质，因此可以将其制作成大面积薄片状。而想要使用如此之多的晶体并把它们铺平，则要困难得多。

　　OLED的视野范围很广，可达170度左右。而LCD工作时要阻挡光线，因而在某些角度上存在天然的观测障碍。OLED自身能够发光，所以视域范围也要宽很多。

　　OLED存在的问题

　　OLED似乎是一项完美无缺的技术，适合各类的显示器，但它也存在一些问题：

　　寿命：尽管红色和绿色的OLED薄膜寿命较长（10000-40000小时），但根据目前的技术水准，蓝色有机物的寿命要短的多（仅有约1000小时）。

　　制造：OLED的造价目前还比较高。

　　水：OLED如果遇水，很容易就会损毁。

　　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。其在数字视频、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。已上市的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。

　　三、潜在的应用

　　OLED技术的主要优点是主动发光。发红、绿、蓝光的OLED都可以得到。在过去的几年中，研究者们一直致力于开发OLED在从背光源、低容量显示器到高容量显示器领域的应用。下面，将对OLED的潜在应用进行讨论，并将其与其它显示技术进行对比。

　　1999年首度商业化，技术仍然非常新。用在一些黑白/简单色彩的汽车收音机、移动电话、掌上型电动游乐器等。都属于高阶机种。

　　从事OLED的商业开发全世界约 100多家厂商， OLED的技术发展方向分成两大类，日、韩和台湾倾向Kodak的低分子OLED技术，欧洲厂商则以PLED为主。两大集团中除了KODAK 联盟之外，另一个以高分子聚合物为主的飞利浦公司也联合了EPSON、DuPont、东芝等公司全力开发自己的产品。2007年第二季全球OLED市场的产值已达到1亿2340万美元。

　　在中国企业方面，早在2005年，清华大学和维信诺公司决定开始OLED大规模生产线建设，并最终在昆山建设了OLED大规模生产线；广东省也积极上马OLED专案，截至2009年12月，广东已建、在建和筹建的OLED生产线项目有5个，分别是汕尾信利小尺寸OLED生产线、佛山中显科技的低温多晶硅TFT（薄膜场效应晶体管）AMOLED生产线专案、东莞宏威的OLED显示幕示范生产线项目、惠州茂勤光电公司AM（主动式）OLED光电项目、彩虹在佛山建设的OLED生产线项目。根据调研公司DisplaySearch的报告，全球OLED产业2009年的产值为8.26亿美元，比2008年增长 35%。中国成为全球OLED应用最大的市场，中国的手机、移动显示设备及其他消费电子产品的产量都超过全球产量的一半。

　　四、航空领域研发“透明飞机”

　　2014年10月末，英国科技公司计划研发“透明飞机”，让乘客坐在机舱内，享受360度全外景的感觉，如同翱翔在天际中。

　　英国科技研发公司“工艺创新中心”（The Centre for Process InnovaTIon，CPI）最近发表了一项客机设计新概念，将运用OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）技术于飞机机身上，不仅能让乘客可以一览无遗窗外的风光，甚至能变成触摸屏，让乘客能彻底在机上享受。

　　英国工艺创新中心设想，带有OLED显示器的无窗飞机，机舱照明的增强光亮来自舱壁发光墙，为乘客营造独特的旅行氛围。采用OLED技术的柔性屏幕极其轻薄，高质量、灵活的嵌入到机身和座椅靠背衬板，有机地集成在一起，消除了沉重的外壳，可以高清显示播放从飞机外部摄像机捕捉的画面。这样优化飞机的空间和减轻其重量，不仅降低成本，使机身更轻、更坚固，座位宽敞，还减少了燃料消耗。