OLED应用领域开始从手持设备扩展到HDTV

液晶显示器(LCD)的广泛普及并没有阻止OLED平板显示器的前进脚步。在2005年信息显示协会会议(SID2005)上发表的技术论文和展出的产品表明,OLED的尺寸正在增大,种类趋于多样性,并被人们考虑使用到手持设备和HDTV显示屏上,或者在照明应用中替代白炽灯和荧光灯。

根据市场研究公司DisplaySearch的报告,OLED供应商的数量已经从2003年的6家增加到2004年的21家,其中,三星SDI公司在发货量和收入方面都居于领先地位。

OLED发光显示器技术可以被用于无源矩阵和有源矩阵显示器。无源矩阵OLED大多面向移动电话显示器、汽车音响显示器和MP3播放器。由于基板的良品率低,有源矩阵OLED的出货量较小,但这个障碍今年将被克服,所以它将在2006年达到更高的出货量,DisplaySearch表示。

图1:三星SDI公司已经开发出最
大的WXGA(1280x800像素)格式的
40英寸AM-OLED,将用作HDTV显示屏。

OLED的技术进步依赖于材料、设计和制造工艺的进步。通用显示公司(UDC)、剑桥显示技术公司和Eastman Kodak公司拥有OLED的大部分专利。

在SID会议上,UDC公司宣布它正在开发第一款高分辨率的有源矩阵透明有机发光显示器(AM-TOLED)。该显示器使用了UDC的磷光OLED和透明OLED技术以及韩国庆熙大学开发的非晶硅背板技术。UDC公司设想这种全移动视频显示器在关闭电源后是透明的,可应用在建筑视觉玻璃、娱乐、医疗和工业产品以及军用头盔护罩中。

该公司还展出了一款1/4 QVGA(120x160像素)、200点/英寸的单色AM-TOLED。

与此同时,来自三星SDI公司的研究者报告了AM-OLED在大型HDTV显示屏上的使用情况。三星指出,在HDTV应用中,AM-OLED具有LED或等离子技术所不具有的许多优点。在全彩色操作下,这种更薄、更轻的显示器可以提供比LED更宽的视角、更快的视频速度、更高的亮度和更低的功耗。

三星SDI公司展示了其40英寸AM-OLED原型,并表示正致力于明年把AM-OLED投入量产。该公司最近同UDC公司达成专利授权协议,将使用后者的OLED磷光材料和相关技术。由于其效率比传统的荧光材料高4倍,这种磷光材料能够以低功率提供明亮且清晰的图像,该公司说。

来自三星电子公司的另一个研究小组与Dupont显示器公司联合介绍了“最大的基于TFT的方案处理型(solution-processed)全彩色非晶硅有源矩阵OLED显示器。”通过整合非晶硅TFT架构和方案处理型OLED发光器,研究者们相信他们已经获得了迄今为止最具成本效益的大型OLED批量生产方法。

“14.1英寸OLED显示器的生产表明,我们已经打破了10英寸尺寸的障碍并向实现OLED电视的大批量生产迈出了坚实的一步,”该联合小组表示。

他们通过前5个掩膜制造的TFT背板架构等同于LED背板使用的架构。可选的第6个掩膜被用于创造在像素区域中包含OLED材料的墙层。“LCD和OLED背板在制造方面的共同点使我们可以使用现有的制造能力,从而极大地降低了成本和减轻了产品转型的风险,”该小组表示。

对于大型AM-OLED,工作寿命依然是一个有待解决的问题。虽然金属和玻璃封装技术的进步已经延长了AM-OLED在移动显示器中的使用寿命,但要达到HDTV显示屏所要求的至少4万到5万小时的寿命目标并非易事。

小型显示器

友达光电公司报告了小型OLED的进展情况。研究者们已经可以在由单一IC驱动器控制的1.5英寸全彩色AM-OLED屏的两个面上显示不同的图像。双面显示器在移动应用,特别是蜂窝电话中具有很大的应用潜力。

虽然目前已经有一些双面发光型AM-OLED可以在显示器的两面显示图片,但这些是相互镜像的图片。在希望显示两个独立图像的商业应用中,这些显示器的应用受到限制。

当前,带有双显示屏的蜂窝电话通常使用LED而不是OLED。它们把TFT-LCD用作主显示屏,把彩色STN-LCD用作副显示屏；一些手机在主、次显示屏中均使用TFT-LCD。事实上,今天蜂窝电话带有两个背靠背组装的LCD显示器,导致模组厚重且成本高。

友达光电公司开发的1.5英寸双面AM-OLED只有一个背板,采用把上部发光(top emitting)和底部发光(bottom emitting)OLED放在相同基底上的方法制造。原来的子像素区域被分成上发光区和底发光区。通过单独驱动顶发光和底发光区的子像素,就可以在面板上显示两个图像。

为了同时显示不同的图像,图像混合器把这些图片集成在一起,然后把混合后的图像信号传送到图像处理器。该处理器通过独立的扫描地址来标识这些混合图像信号,然后按照子像素的单独扫描地址把这些信号发送到IC驱动器,避免了图像干扰,友达公司表示。

图2:柯达公司正在开发
不需要彩色滤波器的白色OLED。

白色OLED

白色OLED也即将面世。高效的白色OLED有望成为全彩色有源矩阵OLED的一种替代品,因为它们可以与彩色滤波器耦合在一起,从而避开在生产中可能出问题的荫罩板(用于实现RGB像素化),而且它们可以帮助实现更高的显示分辨率。

台湾交通大学的研究者们开发了具有宽域白光发光能力的高效上部发光OLED。这种OLED采用改进型阳极和阴极。研究者们有效消除了ITO层,从而缩短了该器件的光学长度并减轻了不利的微腔效应,进而得到宽域的白光发光能力。

伊士曼柯达(Eastman Kodak)公司也在从事白色OLED的研究。在SID会议上,他们介绍了高效稳定的白色OLED如何在不使用色彩滤波器的情况下实现低耗、稳定的发光。

白色OLED有望在照明及显示器方面获得应用。GE Global Research公司正在研究可以发出1200流明光通量的大面积白色OLED面板。该公司解释说,为了提供足够的照明,普通漫射照明应用要求使用大型OLED(大于2英尺),而且它们与今天的照明产品相比必须具有价格竞争力。

该公司使用了一种下行转换方法。一种发射蓝光的OLED同一个或多个荧光层耦合在一起,这些荧光层吸收蓝光的一部分并在绿光和红光的频谱范围内重新发光光线。在保持蓝色OLED基本特性不变的同时,可以通过改变下行转换层的厚度来改变复合发光频谱,从而达到照明或显示应用的最佳性能。

该架构采用单片电路串联的连接方式把器件区域分成更小的发光单元。所要求的电流由单独的单元面积而不是通过该器件的总发光面积进行控制。

GE公司的研究小组在6x6英寸的玻璃基底上使用单片串联架构创建了大面积蓝色OLED。总面积被分成144个尺寸为1.2cm2的发光单元。该结构包括12个并行连接的行,每一行又包含12个串行连接的单元。通过在共同基底上排列16个这种白色OLED器件,该公司制造了一个4平方英尺的白光演示屏。

所得显示屏的平均亮度为1000cd/m2。功效和总流明输出等同于80瓦白炽灯,对于照明应用,颜色质量超过了荧光灯,该公司表示。

作者:莫浩夫