OLED技術(shù)會(huì)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(dòng)力，特別是在移動(dòng)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(gè)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)器和控制電子電路一起集成在一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)人多媒體播放機(jī)的頭戴式顯示器)，它們使得可通過移動(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)配有一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)典型的LCD微顯示器消耗的功率不足200mW。不過，一個(gè)相當(dāng)?shù)腜-OLED微顯示器僅消耗50mW的功率，因此使用一個(gè)P-OLED EVF替代一個(gè)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(gè)非常重大的改進(jìn)。

造成這一現(xiàn)象的一個(gè)原因要追根溯源到顯示技術(shù)的基本特性。LCD需要一個(gè)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(huì)發(fā)光，而且效率非常高。

功耗在視頻眼鏡中是一個(gè)非常大的問題，此處微顯示器是單個(gè)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(shí)電池壽命。一個(gè)LCD微顯示器維持不到9小時(shí)。

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(gè)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(dòng)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(huì)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(huì)大幅降低。LCD的對比度還會(huì)由于光泄漏而受到限制，而P-OLED的對比度則反而會(huì)得到大幅增強(qiáng)。在LCD顯示器的暗像素處，背光會(huì)泄漏出來，而P-OLED顯示器則不會(huì)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?，還是會(huì)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(gè)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(huì)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(gè)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(gè)像素點(diǎn)區(qū)域被點(diǎn)亮的部分太少，整個(gè)屏幕看起來就像是鐵絲網(wǎng)眼，而不是某個(gè)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(shí)平等地應(yīng)用到靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖像上時(shí)，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(shí)，圖像就會(huì)出現(xiàn)模糊和閃爍。現(xiàn)象就是運(yùn)動(dòng)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(shí)間是15ms左右，而P-OLED顯示器的刷新時(shí)間不到1ms，這使得P-OLED顯示器可產(chǎn)生很好的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)方面的好處，一是設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)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(huì)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(shí)間的推移而變暗。不過，這不是一個(gè)非常短的時(shí)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(shí)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(shí)間之后黃顏色會(huì)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(huì)有一個(gè)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(huì)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。