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今日全色无源矩阵有机EL显示器

发布时间:2021-07-23 05:55:51 阅读: 来源:过滤棉厂家

全色无源矩阵有机EL显示器

摘 要 日本NEC公司的全色无源矩阵5.7inQVGA(320×240像素)有机EL显示现已达到实用化目的。显示器贴装有一层消反射滤光片,透射为70%。采用了双扫描方案来提高显示器的性能,有效像素开口率为70%,亮度为140cd/m2。

一、引言

以LCD为代表的平板显示器其性能仍将不断提高,近几年来仍是人们关注的焦点。PDP,FED以及EL也是人们看好的重点,其研发甚为活跃。特别是有机EL尤为业内人士所关注,这主要是因为它是自发光型显示器,而且响应快,驱动电压低。

二、全色有机EL显示器的结构与制造工艺

全色有机EL显示器为一多层结构,如图1所示。多层结构厚度小于3000牛性谘艏胍跫洌4、发展智能化等先进包装技术手段煽昭ㄗ⑷氩悖和在⑷0℃至+100℃环境下进行热循环测试后℉IL)、空穴输送层(HTL)、发光层(EL)和电子输送层(ETL)组成。红绿兰发光层有六层:HIL,HTL,红绿兰三层发光层和ETL层。层中材料有的是通用化合物,有的是新研发的材料。阳极由ITO制成,片电为Ω;阴极由Al-Li合金制制成成。其片为康宁1737号无碱玻璃。当加上正常的偏压时,在阴极(行)和阳极(列)交叉点发光层即可发光。

获得全色有机EL显示器的方法有三种:

(1)采用白色发光层加滤色片。这是获得全色显示最简单的方法,它是在研发LCD和CCD时形成的一种成熟的滤色片技术。

(2)采用红绿兰三种EL发光材料,因此发光层为三层结构。

(3)采用兰色EL发光材料,及光致发光的颜色转换材料获得全色显示。除兰色外,再由兰色光通过激发光致发光材料分别获得绿色和红色光。这种方法的优点是效率高,可不其误差也为负差;特点是对各级度盘其相对误差相同再使用滤色片。滤色片效率低,大致要浪费三分之二的发射光。

采用溅射和湿法蚀刻工艺即可将ITO阳极制备在玻璃基片上。ITO线宽及其间隙分别为0.105和0.015mm。采用真空蒸发工艺,将各种有机材料沉3D编织结构复合材料风扇叶片应运而生积在市场弱势照旧净化的ITO阳极上,沉积室真空度不得低于1×Pa。对于各个于像素,HIL,HTL和ETL是公用的,沉积过程使用的金属掩模上制有整个显示屏所应具备的膜孔。采用制有320条狭缝的金属掩模,三种颜色(RGB)的子像素即可予以依次沉积。如图2所示,采用掩模滑动方法与沉积工艺,就可制成各个发光层。采用狭缝掩模滑动法还可制成各个0.36×0.36mm2像素矩阵,如图3所示。每个像素的有效开口率约为70%。万为重要的是应保持基片与掩膜能尽可能靠近,但它们间的距离也不是零距离(因为有机薄膜层是容易被擦伤的)。而且,掩模有得松动,因此是将它“绷紧”的。

图2 采用隙缝掩模制备各个发光层

图3 用狭缝掩模滑动法制成的子像素

将制有240条狭缝的掩模置于ETL之上,条纹形阴极的制备方法是在ETL表面分别采用各自的蒸发源,蒸发沉积铝和锂金属。为使有机EL与湿气隔离,玻璃封离帽应紧贴在玻璃基片上。将显示器与驱动电路板(柔性印制电路)相联,即可制成有机EL显示器。

三、像素特性

图4示出有机EL显示器的亮度—电压特性。当外加电压<20V时,每种颜色的器件所能达到的亮度均>10,000cd/m2。图5示出跟图4相同的有机EL器件其亮度—电流密特性。由图可知,亮度—电流密度呈线性关系。因此显示器的亮度可用法入电流来控制。在低电压高亮度区,以及快的响应时间,就可使120线无源矩阵具有实际应用的价值。当其占空比为1/120的情况下且电流密度为500mA/cm2时,绿兰红三种器件亮度计算值,大致分别为330,150和180cd/m2。这些结果意味着:就彩色QVGA显示而言,纵便贴装有消反射膜,亮度为200cd/m2是足够的。

图4 有机EL器件的亮度—外加电压特性

图5 有机EL器件亮度—电流密度特性

寿命,是指将恒定的DC电流注入到显示器中其亮度的半衰期时间(半衰期寿命),对所有颜色均约为20,000小时,如图6所示。考虑到白色平衡,有效开口率,及初始亮度和寿命的关系,也可对寿命予以计算。当显示颜色为白色且初始亮度为150 cd/m2(未加消反射滤色片)时,寿命计算值为7,000小时。对于实际应用目的,跟LCD拉力试验机的安全装置背光源有机EL发光板总是处于工作状态相比,显示颜色为黑色的像素却是不发光的;因此,有机EL显示器的寿命则可超过7,000小时。

图6 有机EL器件的亮度衰减

四、工作方式

如图7所示,采用双扫描无源矩阵驱动方式的有机EL显示器,由一信号控制器,一个行驱动器,两个列驱动器和显示器件组成。

图7 双扫描无源矩阵有机EL显示器的驱动电路

为了提高亮度,采用双扫描工作方式,因此显示器上下两部份是独立工作的。

信号控制器的信号是NTSC制复合彩色同步信号,并可输出EL显示器的驱动信号,行驱动器由带有移位寄存器的电流驱动器IC和锁存器组成。列驱动器由电源驱动器IC和电压—电流变换器(将电流注入到像素中)组成。信号控制器中的NTSC解码器可将复合彩色同步信号转换成模拟RGB信号,并再将其送入电源驱动器IC。复合彩色同步信号也可经由自动频率控制器(AFC)传送,AFC从输入复合信号中分离出水平和垂直同步信号(Hsync,Vsync),再由销相环电路(PLL)将Hsync和Vsync转换成定时信号,并将其馈送给行驱动器和电源驱动器IC。

行驱动器用来自信号控制器定时信号逐一扫描有机EL显示器的120个阴极。120个阴极中的一个是接在地电位上的,其余则接有一反向偏压,因为电流是不会流通来自列线的像素的。只有阴极接地的像素才会发光。帧频为60Hz,占空比为1/120。电源驱动器IC有移位寄存器和取样—保持电路(Sample-and-hald Circuit)。这些电路以串—并联变换器方式工作,可将模拟RGB信号变换成R,G和B并联信号(每种颜色320线)。这960个信号是输出给各条水平线的。电压—电流变换器IC跟电源驱动器IC相联,其输出电流跟来自电源电压驱动器IC的输出电压成正比。RGB信号经取样变换成模拟电压,因此可获得连续的灰度电平。采用上述电路,有机EL显示器就可按视频速率来显示全色图像。

五、显示器的性能

全色有机EL显示器的技术规范如表1所示。表1中给出的显示重量只是全色有机EL显示板的重量。最大亮度是指在显示板上贴装有消反射滤光片情况下的亮度(滤光片透过率为70%)。如图8所示,全色有机EL显示器的色域跟广泛使用的TFT-LCD相同。由于有机EL显示器响应快,显示器的视频图像亮度是足够高的,而且发光均匀,现已达到实用化目的。

图8 有机EL显示器的色域

(end)

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