OLED技術(shù)會鋪平通向微顯示器之路嗎?

低功耗微顯示器繼續(xù)獲得進(jìn)一步增長動力，特別是在移動應(yīng)用市場，如音樂/視頻播放器、照相機(jī)和攝像機(jī)的取景器、以及消費(fèi)者用視頻眼鏡。目前有不少微型顯示技術(shù)在競爭這一市場。透射式顯示(特別是微型液晶技術(shù))技術(shù)已經(jīng)通過日益普及的大屏幕TV和監(jiān)視器應(yīng)用市場而成熟。反射式顯示技術(shù)(包括數(shù)字光源處理技術(shù)DLP和硅基液晶技術(shù)LCOS)對投射系統(tǒng)而言特別有優(yōu)勢，而且多年來它們已經(jīng)在各種流行應(yīng)用中得到了實(shí)現(xiàn)，并已取得了重大進(jìn)展。放射式顯示技術(shù)(如OLED，即有機(jī)LED)相對較新，但已經(jīng)能跟LCD和LCOS技術(shù)在價(jià)格和性能上進(jìn)行競爭。此外，由于它們相對而言還是處于早期發(fā)展階段的技術(shù)，因此它們未來還有更大的改進(jìn)空間。

OLED顯示器可以使用小有機(jī)分子或聚合物。從整個顯示市場來看，可溶解的發(fā)光聚合物有主要的優(yōu)勢，因?yàn)樗鼰o需溫度受控的真空環(huán)境就可容易地沉淀到顯示襯底上的溶液中(如通過旋轉(zhuǎn)涂覆或噴墨印刷)。與小分子OLED相比，聚合物技術(shù)允許制造更大屏幕尺寸的顯示器，因?yàn)樗鼰o需真空淀積處理所需的遮蔽掩模。聚合物OLED(P-OLED)顯示器也可在更低的電壓下工作，而且比基于小分子的顯示器功耗更低。

P-OLED技術(shù)在上世紀(jì)九十年代初期才獲得真正的發(fā)展，當(dāng)時以英國為基地的初創(chuàng)公司Cambridge Display Technology(CDT)從劍橋大學(xué)獨(dú)立出來發(fā)展發(fā)光聚合物，它是一種位于P-OLED顯示器中心部位的熒光材料。

今天，P-OLED技術(shù)可用來制造各種尺寸和性能的顯示器，從簡單的單色顯示器到可顯示動態(tài)視頻的全彩圖形顯示器。根據(jù)一家領(lǐng)先的行業(yè)研究公司NanoMarkets LC，有機(jī)電子技術(shù)正在迅速地走出實(shí)驗(yàn)室并進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。如OLED、有機(jī)薄膜晶體管和其它由有機(jī)材料制成的顯示器產(chǎn)品市場將從2007年的14億美元大幅增長到2012年的197億美元，并繼續(xù)在2014年實(shí)現(xiàn)344億美元的營收。到2012年，OLED工業(yè)(包括顯示器、標(biāo)識牌和照明應(yīng)用)市場有望增長到108億美元。

微顯示器(顯示器與驅(qū)動器和控制電子電路一起集成在一個硅襯底上)目前發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。微顯示器應(yīng)用分為兩大種類：投影式和近眼式。P-OLED微顯示器提供最大優(yōu)勢的近眼式微顯示器又可細(xì)分為兩個主要的子類。在第一子類中，微顯示器模塊嵌入到產(chǎn)品中，然后再用手舉到眼前，如用于視頻攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的電子取景器，以及用于一些專用系統(tǒng)(如夜視鏡、電子雙筒望遠(yuǎn)鏡和望遠(yuǎn)鏡)的電子取景器。在另一子類中，微顯示器模塊采用一個免提結(jié)構(gòu)放置在眼前，或像一付視頻眼鏡一樣戴在頭上(如個人多媒體播放機(jī)的頭戴式顯示器)，它們使得可通過移動電話觀看TV和在路上玩游戲。

針對上述應(yīng)用的P-OLED微顯示器的最新代表之作是位于英國愛丁堡的MicroEmissive Displays(MED)公司開發(fā)的eyescreen ME3204，它提供了一個完整的數(shù)字微顯示器解決方案，以及很高的電子和光學(xué)集成度。ME3204可提供第一流的圖像質(zhì)量和超低功耗，它可提供杰出的QVGA分辨率(320×240, 230k像素點(diǎn))的圖像質(zhì)量，對角線像素陣列的間距僅為0.24英寸(6mm)。

無需背光元件的放射式聚合物有機(jī)發(fā)光二極管(P-OLED)技術(shù)，以及ME3204上集成的顯示驅(qū)動電子電路和數(shù)字視頻接口，允許ME3204直接無縫集成到很多種系統(tǒng)中，并使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)師能夠開發(fā)更小和更輕的產(chǎn)品。Eyescreen ME3204供應(yīng)時配有一個集成的電線集合。

低功耗

微顯示器示器的關(guān)鍵要素是功耗、圖像質(zhì)量和壽命。功耗是一個問題，它對視頻眼鏡的影響要大過取景器，因?yàn)槿【捌鲀H是手持式設(shè)備的其中一個有源部件，而在視頻眼鏡中，微顯示器基本上是主要的有源部件。

在數(shù)碼相機(jī)中，LCD顯示屏大概是單個部件中功耗最大的。這也是為什么經(jīng)常給出的建議是關(guān)掉LCD顯示屏以保存電池壽命。例如，一個典型的320×240像素的LCD顯示屏可能消耗300或400mW的功率，而一個典型的LCD微顯示器消耗的功率不足200mW。不過，一個相當(dāng)?shù)腜-OLED微顯示器僅消耗50mW的功率，因此使用一個P-OLED EVF替代一個LCD顯示屏或LCD微顯示器，相當(dāng)于在電池壽命上做出了一個非常重大的改進(jìn)。

造成這一現(xiàn)象的一個原因要追根溯源到顯示技術(shù)的基本特性。LCD需要一個非常明亮的背光，因?yàn)樗鼈兪峭干涫降?，而且效率很低。與此相反，P-OLED自身會發(fā)光，而且效率非常高。

功耗在視頻眼鏡中是一個非常大的問題，此處微顯示器是單個功耗最大的部件。50mW的功耗相當(dāng)于一節(jié)堿性AA電池理論上的30小時電池壽命。一個LCD微顯示器維持不到9小時。

更好的圖像

如果這些優(yōu)勢還不足夠的話，那么LCD和P-OLED之間最切實(shí)的差別就是圖像質(zhì)量了。盡管質(zhì)量在很大程度上是主觀的，不過還是有一些可定義的客觀因素，它們使得某個顯示器主觀上看起來比其它更好。這些因素包括：亮度、對比度、黑色區(qū)域的暗度、像素銳度、顏色自然度、以及處理快速運(yùn)動圖像的能力。P-OLED在所有這些方面都勝過他人。

正如你可期望的那樣，LCD的透射本質(zhì)意味著，它的亮度取決于背光的功耗和液晶透射的效率。P-OLED在本質(zhì)上比LCD更有效率，而且其顯示圖像的視角比LCD更寬。

高對比度通過產(chǎn)生更大的景深增強(qiáng)了視覺體驗(yàn)效果。環(huán)境光會影響到對比度，但對于EVF或封閉式頭戴顯示器來說(環(huán)境光被排除在外)，對比度不會大幅降低。LCD的對比度還會由于光泄漏而受到限制，而P-OLED的對比度則反而會得到大幅增強(qiáng)。在LCD顯示器的暗像素處，背光會泄漏出來，而P-OLED顯示器則不會有這問題。液晶顯示器從來不能顯示真正的黑色，因?yàn)榧幢阍谧畎档南袼靥帲€是會有一些光透射出來。而P-OLED顯示器上的黑色像素則可以是真正的黑色，因?yàn)榇颂幍牡拇_確是沒有光。其結(jié)果是一個看起來幾乎是3維的顯示器，而這一切要?dú)w功于P-OLED顯示器的亮度和對比度。

顯示圖像的銳度可提高感覺到的質(zhì)量，因?yàn)槿搜塾X得它更真實(shí)。在電子顯示器中，清晰的像素點(diǎn)會使圖像的銳度大幅下降。也就是說，如果顯示器上點(diǎn)亮的像素點(diǎn)明顯分離或這些像素點(diǎn)間的黑暗間隙是可見的，整幅圖像的某些部份可能看起來是鋸齒狀的，而不是光滑的或連續(xù)的。最糟糕的情況是，用戶看到的是單獨(dú)的像素點(diǎn)而不是連續(xù)的圖像。

從技術(shù)的觀點(diǎn)來看，關(guān)鍵的因素是像素點(diǎn)的數(shù)量和一個像素點(diǎn)區(qū)域的百分之多少被點(diǎn)亮了。這一百分比越大，點(diǎn)亮的區(qū)域越一致，圖像質(zhì)量就越好。如果一個像素點(diǎn)區(qū)域被點(diǎn)亮的部分太少，整個屏幕看起來就像是鐵絲網(wǎng)眼，而不是某個顏色的相鄰碎片。P-OLED的填充因子在80%左右，LCD的填充因子則常常不足25%，這使得P-OLED顯示器上顯著的單獨(dú)像素點(diǎn)要大大少于LCD顯示器。

當(dāng)這些考慮同時平等地應(yīng)用到靜態(tài)和動態(tài)圖像上時，快速變化視頻可以真正地將好顯示器遴選出來。它是憑感覺測試真實(shí)圖像質(zhì)量的最好方法之一。

當(dāng)顯示器上的像素不能足夠快地開關(guān)時，圖像就會出現(xiàn)模糊和閃爍?，F(xiàn)象就是運(yùn)動物體滯后或留下較慢像素點(diǎn)的尾跡。這里，P-OLED顯示器再一次展示出比LCD更好的特性。LCD顯示器的典型刷新時間是15ms左右，而P-OLED顯示器的刷新時間不到1ms，這使得P-OLED顯示器可產(chǎn)生很好的運(yùn)動圖像，而完全沒有慢速開關(guān)導(dǎo)致的贗象。

更簡單的集成

排在電池壽命(功耗)之后的圖像質(zhì)量也是消費(fèi)者購買時的主要考慮因素。此外，設(shè)備制造商不得不考慮顯示器與整體系統(tǒng)的集成：特別是與設(shè)備電子電路的集成。微型化LCD微顯示器通常是玻璃襯底上的一個液晶陣列，這使得它不可能與控制電路完全集成。另一方面，MicroEmissive Displays公司的P-OLED微顯示器采用了CMOS硅襯底，因此電子電路可非常容易地集成上去。這可帶來兩個方面的好處，一是設(shè)計(jì)和開發(fā)時間縮短了，二是制造也相對更簡單了，因此上市周期可更短，生產(chǎn)成本也可相應(yīng)降低。

盡管OLED技術(shù)有上面這些優(yōu)勢，但設(shè)計(jì)師可能會因?yàn)镺LED短產(chǎn)品壽命和更低可靠性的歷史名聲而被誤導(dǎo)，從而忽視OLED技術(shù)的潛力。事實(shí)上，更低壽命的觀念有一些歷史的原因。在特定的工作條件下，OLED顯示器將隨著時間的推移而變暗。不過，這不是一個非常短的時間段：對于面向消費(fèi)者的近眼式應(yīng)用(如攝像機(jī)和視頻眼鏡)來說，OLED顯示器的壽命已經(jīng)足夠長了，而且在正常使用下它的壽命將大大超過主設(shè)備。今天，我們可以期待P-OLED微顯示器在每天使用幾小時的情況下仍可以能接受的性能工作好幾年。

當(dāng)然，逐漸老化的問題也是有的：藍(lán)色波長OLED材料不能像紅色或綠色波長材料那樣長久地維持光輸出。其后果是RGB OLED顯示器經(jīng)過一段時間之后黃顏色會脫落。MicroEmissive Displays公司采納的解決方案是將白色P-OLED顯示器與紅、綠、藍(lán)濾光器一起使用，這可確保任何顏色的變暗在光譜上都是連續(xù)的。在顏色平衡上沒有突變。

憑借這些優(yōu)勢，基于P-OLED技術(shù)的微顯示器產(chǎn)品將繼續(xù)在未來五年中向主流應(yīng)用市場滲透。市場會有一個從很小OLED顯示器到更大尺寸OLED顯示器的演進(jìn)過程，而且還會出現(xiàn)一系列非顯示器應(yīng)用，包括LCD屏的P-OLED背光、用于照明的P-OLED面板、以及其它革命性產(chǎn)品(如用于治療皮膚癌的P-OLED粘性膏藥)。P-OLED技術(shù)的前景是非常光明的。