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OLED的結構原理及優缺點(三)

文章出處:8gled.com作者:格爍光電發表時間:2018-11-30

第五節、OLED的形色化技術
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也應用到了Oled顯示器上,按面板的類型通常有下面三種:RGB象素獨立發光,光色轉換(ColorConversion)和彩色濾光膜(ColorFilter)。

一、RGB象素獨立發光

利用發光材料獨立發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,首先制備紅、綠、藍三基色發光中心,然后讓消費者對LED照明商品望而生畏。調節三種顏色組合的混色比,產生真彩色,使三色OLED元件獨立發光構成一個象素。該項技術的關鍵在于提高發光材料的色純度和發光效率,同時金屬蔭罩刻蝕技術也至關重要。

目前,有機小分子發光材料AlQ3是很好的綠光發光小分一于材料,它的綠光色純度,發光效率和穩定性都很好。但OLED最好的紅光發光小分子材料的發光效率只有31m/W,壽命1萬小時,藍色發光小分子材料的發展也是很慢和很困難的。有機小分子發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光材料摻雜,已得到了色純度、發光效率和穩定性都比較好的藍光和紅光。

高分子發光材料的優點是可以通過化學修飾調節其發光波長,現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光材料的十分之一,所以對高分子聚合物,發光材料的發光效率和壽命都有待提高。不斷地開發出性能優良的發光材料應該是材料開發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,金屬蔭罩刻蝕技術直接影響著顯示板畫面的質量,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。

二、光色轉換

光色轉換是以藍光OLED結合光色轉換膜陣列,首先制備發藍光OLED的器件,然后利用其藍光激發光色轉換材料得到紅光和綠光,從而獲得全彩色。該項技術的關鍵在于提高光色轉換材料的色純度及效率。這種技術不需要金屬蔭罩對位技術,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之一。但它的缺點是光色轉換材料容易吸收環境中的藍光,造成圖像對比度下降,同時光導也會造成畫面質量降低的問題。目前掌握此技術的日本出光興產公司已生產出10英寸的OLED顯示器。

三、彩色濾光膜

此種技術是利用白光OLED結合彩色濾光膜,首先制備發白光OLED的器件,然后通過彩色濾光膜得到三基色,再組合三基色實現彩色顯示。該項技術的關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,可采用成熟的液晶顯示器LCD的彩色濾光膜制作技術。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之一,但采用此技術使透過彩色濾光膜所造成光損失高達三分之二。目前日本TDK公司和美國Kodak公司采用這種方法制作OLED顯示器。

RGB象素獨立發光,光色轉換和彩色濾光膜三種制造OLED顯示器全彩色化技術,各有優缺點。可根據工藝結構及有機材料決定。

第六節、OLED的驅動方式

OLED的驅動方式分為主動式驅動(有源驅動)和被動式驅動(無源驅動)。

一、無源驅動(PMOLED)

其分為靜態驅動電路和動態驅動電路。

⑴靜態驅動方式:在靜態驅動的有機發光顯示器件上,一般各有機電致發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。若要一個像素發光只要讓恒流源的電壓與陰極的電壓之差大于像素發光值的前提下,像素將在恒流源的驅動下發光,若要一個像素不發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交叉效應,為了避免我們必須采用交流的形式。靜態驅動電路一般用于段式顯示屏的驅動上。

⑵動態驅動方式:在動態驅動的有機發光顯示器件上人們把像素的兩個電極做成了矩陣型結構,即水平一組顯示像素的同一性質的電極是共用的,縱向一組顯示像素的相同性質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。行和列分別對應發光像素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅動的過程中,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,列電極為數據電極。實現方式是:循環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動電流脈沖,從而實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。假設一幀的掃描行數為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。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光像素上的電流注入在一幀中的有效下降,降低了顯示質量。因此隨著顯示像素的增多,為了保證顯示質量,就需要適度地提高驅動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,有機電致發光顯示屏中正負電荷載流子復合形成發光的機理使任何兩個發光像素,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,那兩個發光像素之間就可能有相互串擾的現象,即一個像素發光,另一個像素也可能發出微弱的光。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,細節也就越清晰。灰度對于圖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,其驅動也多為動態驅動,實現灰度控制的幾種方法有:控制法、空間灰度調制、時間灰度調制。

二、有源驅動(AMOLED)

有一起,在消費者運用LED燈具商品時,小品牌商品呈現質量問題的份額遠遠要高于大品牌商品。源驅動的每個像素配備具有開關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,外圍驅動電路和顯示陣列整個系統集成在同一玻璃基板上。與LCD相同的TFT結構,無法用于OLED。這是因為LCD采用電壓驅動,而OLED卻依賴電流驅動,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通阻抗較低的小型驅動TFT。

有源驅動屬于靜態驅動方式,具有存儲效應,可進行100%負載驅動,這種驅動不受掃描電極數的限制,可以對各像素獨立進行選擇性調節。

有源驅動無占空比問題,驅動不受掃描電極數的限制,易于實現高亮度和高分辨率。

有源驅動由于可以對亮度的紅色和藍色像素獨立進行灰度調節驅動,這更有2013年,不只國際上加強了對中國照明燈飾商品的檢測,國內的檢測標準與檢測力度也大大加強。利于OLED彩色化實現。

有源矩陣的驅動電路藏于顯示屏內,更易于實現集成度和小型化。另外由于解決了外圍驅動電路與屏的連接問題,這在一定程度上提高了成品率和可靠性。

三、主動式與被動式兩者比較

被動式主動式

瞬間高高密度發光(動態驅動/有選擇性)連續發光(穩態驅動)

面板外附加IC芯片TFT驅動電路設計/內藏薄膜型驅動IC

線逐步式掃描線逐步式抹寫數據

階調控制容易在TFT基板上形成有機EL畫像素

低成本/高電壓驅動低電壓驅動/低耗電能/高成本

設計變更容易、交貨期短(制造簡單)發光組件壽命長(制程復雜)

簡單式矩陣驅動+OLEDLTPSTFT+OLED

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