№4 / 2012 / статья 3

Первые в органике: OLED-дисплеи компании Winstar

Александр Калачев (г. Барнаул)

логотип 

 

 

Компания Winstar была образована в 1998 году в Тайване. На сегодняшний день в компании работают более двух тысяч сотрудников, задействованных на производстве и в филиалах компании. Основные производственные мощности находятся в соседнем Китае, а филиалы — по всей Евразии: в Италии, Индии, Китае, Тайване [1].

За неполные два десятилетия компания добилась значительных успехов в развитии и завоевала свою долю рынка устройств отображения информации. Всего два года спустя после образования были запущены производства в Китае. В 2001 году продукция компании получила подтверждение о соответствии уровню качества ISO9000, а в 2004 г. — ISO9000:2000.

В 2006 году были запущены линии производства TFT-дисплеев, в 2008 г. — OLED, в 2009 г. — E-Paper.

На данный момент уровень организация производства и продукция соответствуют стандартам: ISO 9001: 2008; ISO 14001; ISO TS16949; MIL-STD-105E; RoHS и SVHC.

Сама Winstar представляет собой уже группу из пяти компаний (рис. 1):

  • Vanstar- завод по производству ЖК-дисплеев, основанный в 2010 году, выпускает ЖК-дисплеи типов: TN/HTN/STN/FSTN/Black Mask/Silk Ink;
  • Winstar- основные производственные мощности компании, расположенные в городе Чан Жу провинции Чансу- более 900 сотрудников;
  • Orange Electronic;
  • Electrolyze Water System;
  • WizCard Technology Inc.

 

Структура группы компаний Winstar

 

Рис. 1. Структура группы компаний Winstar

 

В основном Winstar специализируется на производстве текстовых и графических дисплеев, выполненных по различным технологиям, начиная от привычных ЖК до «электронной бумаги». В спектре поставок компании — дисплеи LCD-, TFT-, OLED-, E-Paper-, TAB-, TN-, STN-типов, ориентированные на применение в:

  • Промышленных контроллерах и средствах визуализации технологических процессов;
  • Автомобильной индикации;
  • Телекоммуникационном оборудовании;
  • Бытовой электронике;
  • Бытовой технике;
  • Медицинском оборудовании;
  • Средствах автоматизации.

Производственные мощности позволяют выпускать за месяц в среднем:

  • 1,2 млн. штук LCD-модулей;
  • 60 тысяч ЖК-панелей 14х16 дюймов;
  • 300 тысяч OLED-модулей;
  • 200 тысяч TFT-дисплеев;
  • 100 тысяч дисплеев типа «электронная бумага».

Продукция компании поставляется ведущим производителям электроники более чем в 30 странах мира. Так, 34% экспорта продукции приходится на европейский рынок, включая российский, 26% — на американский и порядка 40% — на азиатский (из них около 29% — это Китай и Тайвань).

 

Технология OLED

Winstar первая среди мировых компаний разработала широкий спектр OLED-дисплеев с пассивной матрицей, совместимых с большинством стандартных LCD-дисплеев. Она также первая вывела на рынок текстовые OLED-дисплеи типа COB. Повыводная и программная совместимость позволяют разработчикам электронных устройств без каких-либо усилий и затрат перейти на новый тип дисплеев, существенно улучшив эксплуатационные и эргономические характеристики конечной продукции [2].

Базовая ячейка OLED-структуры (рис. 2) представляет собой несколько разнотипных слоев органической пленки, расположенных между двумя металлическими электродами, один из которых чаще всего является подложкой, а второй — прозрачный, нанесенный поверх органических слоев. Для защиты вся структура закрывается тонкой стеклянной пластинкой.

 

Внутренняя структура OLED-дисплеев

 

Рис. 2. Внутренняя структура OLED-дисплеев

Слои металлизации и органические слои наносятся непосредственно на изолированную подложку, чаще всего стеклянную. Слой транспорта электронов, светоизлучающий слой и слой эмиссии неосновных носителей (дырок) между электродами образуют структуру, функционирующую как обычный полупроводниковый светодиод.

Так как один из органических слоев (верхний) является светоизлучающим, OLED-дисплеи не нуждаются в подсветке, как LCD, или в отраженном или падающем освещении, как LCD и E-Paper. Одним из основных плюсов OLED-дисплеев является их малая толщина. По сути, она определяется требованиями к прочности конструкции и условиями эксплуатации конечного продукта.

К другим достоинствам OLED-дисплеев относятся:

  • Высокая яркость (до 90 кд/м2) и большой выбор цветов излучения (рис.3);
  • Высокая контрастность (>2000:1);
  • Малое время отклика (порядка 10мкс);
  • Низкое энергопотребление (<200мВт);
  • Широкий угол обзора (>175 градусов) как по вертикали, так и по горизонтали;
  • Широкий диапазон температур -40…80°С.

 

Цветовая гамма OLED-дисплеев Winstar

 

Рис. 3. Цветовая гамма OLED-дисплеев Winstar

 

Winstar предлагает OLED-дисплеи практически для любых задач отображения информации — текстовые, пиктограммные, графические, рассчитанные на коммерческое и промышленное применение.

Применение в потребительской электронике:

  • Аудиосистемы;
  • Таксофоны;
  • Автомобильные индикаторы;
  • Домашние телефоны;
  • Часы;
  • Дисплеи принтеров, многофункциональных устройств.

Промышленные области применения:

  • Счетчики тепла, электричества, воды, газа и пр;
  • Медицинское оборудование;
  • Автоматические и автоматизированные системы;
  • Системы обеспечения бесперебойного питания;
  • Телекоммуникационное оборудование.

 

Текстовые OLED-дисплеи

Наверное, наиболее распространенным типом дисплеев являются простые текстовые, позволяющие отображать символы одного или нескольких алфавитов, цифры, специальные символы.

В линейку поставок текстовых OLED-дисплеев входят привычные одно- и двухстрочные дисплеи с 16 символами в строке, представленные практически в полной цветовой гамме. Интересным предложением компании являются расширенные дисплеи с двадцатью символами в строке, имеющие две или четыре строки. Для ряда приложений будет подходящим один из рекордных по длине дисплеев — WEH004002A, имеющий две строки по 40 символов в каждой (рис. 4).

 

Текстовый OLED-дисплей WEH004002A

 

Рис. 4. Текстовый OLED-дисплей WEH004002A

 

Графические OLED-дисплеи

Графические дисплеи предназначены для устройств с мультимедийными функциями, а также для оперативного отображения информации о событиях или процессах. Они отличаются несколько иной компоновкой активных точек в области отображения, а также индивидуальным управлением точками.

Winstar предлагает графические OLED-дисплеи с размерами 50х16, 76х16, 100х16, 100х32, 200х16 точек (рис. 5). Благодаря особенностям технологии изготовления OLED-дисплеи имеют достаточно малый размер точек (пикселей) и малое расстояние между ними — порядка 0,02 мм (для сравнения: для VFD-дисплеев зазор между точками/элементами изображения порядка 0,05 мм). В итоге изображение становится более «гладким», это касается и текстовых символов.

 

Графический OLED-дисплей WEG010032B

 

Рис. 5. Графический OLED-дисплей WEG010032B

Пиктографические дисплеи, как правило, изготовляются на заказ.

Толщина дисплеев, представленных в таблицах 1 и 2, лежит в пределах от 9,3 до 11 мм.

Таблица 1. Текстовые OLED-дисплеи Winstar  

Модель Формат:
символов
х
строк
Внешний
вид
Размеры модуля (ШxВ), мм Эффективная область отображения (ШxВ), мм Размер точки (ШxВ), мм Метод
управления
(скважность)
Цвет
Y G R B W
WEH001202A 12х2   55,7х32,0 46,0х14,5 0,45х0,6 1/16 Y Y Y    
WEH001601A 16х1   1-2 80,00х36,00 66,00х16,00 0,55х0,75 1/8 Y Y Y Y Y
WEH001602A 16х2   80,00х36,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEH001602B 16х2   122,00х44,00 99,00х24,00 0,90х1,06 1/16 Y Y Y Y Y
WEH001602C 16х2   85,00х36,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEH001602D 16х2   85,00х30,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEH001602E 16х2   84,00х44,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16
Y Y Y Y Y
WEH002002A 20х2   116,00х37,00 85,00х18,60 0,60х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEH002004A 20х4   98,0х60,0 70,0х25,2 0,54х0,55 1/16 Y Y Y    
WEH002004B 20х4   98,0х60,0 70,0х25,2 0,54х0,55 1/16 Y Y Y    
WEH004002A 40х2   182,00х38,50 154,40х16,50 0,57х0,65 1/16 Y        

 

Таблица 2. Графические OLED-дисплеи Winstar  

Модель Формат:
точек по горизонтали
х
по вертикали
Внешний вид Размеры модуля (ШxВ), мм Эффективная область отображения (ШxВ), мм Размер точки (ШxВ), мм Метод
управления
(скважность)
Цвет
Y G R B W
WEG005016A 50х16 58,0х32,0 38,0х16,0 0,56х0,66 1/16 Y Y Y Y  
WEG007616A 76х16   55,7х32,0 46,0х14,5 0,45х0,60 1/16 Y Y Y    
WEG010008A 100х8   80,00х36,00 66,00х16,00 0,55х0,75 1/8 Y Y Y Y Y
WEG010016A 100х16   80,00х36,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEG010016B 100х16   122,00х44,00 99,00х24,00 0,90х1,06 1/16 Y Y Y    
WEG010016C 100х16   85,00х36,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEG010016D 100х16   85,00х30,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y Y Y Y
WEG010016E 100х16   84,00х44,00 66,00х16,00 0,55х0,65 1/16 Y Y      
WEG010016F 100х16   116,00х37,00 85,00х18,60 0,60х0,65 1/16 Y Y   Y Y
WEG010032A 100х32 98,0х60,0 77,0х25,20 0,54х0,55 1/16 Y Y Y    
WEG010032B 100х32   98,0х60,0 77,0х25,20 0,54х0,55 1/16 Y Y Y    
WEG020016A 200х16   182,0х38,5 154,4х16,50 0,57х0,65 1/16 Y        

OLED-индикаторы Winstar выпускаются со стандартным параллельным интерфейсом 68/8080, способным работать как в восьми-, так и в четырехбитном режиме. При необходимости возможно подключение индикаторов и по SPI-интерфейсу.

Контроллеры дисплеев Winstar способны поддерживать наборы символов до четырех языков. В частности контроллер типа WS0010 поддерживает четыре набора шрифтов:

  • Английский + Японский;
  • Западноевропейский, набор1;
  • Западноевропейский, набор2;
  • Английский + Русский.

Это позволяет использовать одну и ту же серию дисплеев для локализации решения в различных странах и регионах.

Конструкция и расположение выводов разъема позволяют заменить традиционные жидкокристаллические индикаторы без изменения конструкции готового изделия.

Основные характеристики контроллера OLED-дисплеев WS0010:

  • Высокоскоростной интерфейс с управляющим микроконтроллером (до 2МГц при напряжении питания 5В);
  • Оперативная память для 128 символов;
  • Функция автосброса;
  • Символы 5х8 или 5х10 точек;
  • Встроенный генератор тактовых импульсов;
  • Программируемый режим работы:
    • 1/8 duty: (1 линия, символы 5×8 точек с курсором);
    • 1/11 duty: (1 линия, символы 5×10 точек с курсором);
    • 1/16 duty: (2 линии, символы 5×8 точек с курсором);
  • 64×8-битный генератор символов (CGRAM);
  • Поддержка дисплеев с 16 общими линиями по 100 сегментов в каждой;
  • Поддержка графического режима работы;
  • Встроенный преобразователь напряжения.

С программной точки зрения контроллер WS0010 представлен двумя регистрами — регистр инструкций (IR) и регистр данных (DR). Выбор между ними осуществляется изменением логического уровня на выводе RS-разъема дисплея. Система команд управления практически идентична набору популярного контроллера LCD-дисплеев HD44780. Способы подключения OLED-дисплеев Winstar представлены на рис. 6.

 

Способы подключения OLED-дисплеев Winstar

 

Рис. 6. Способы подключения OLED-дисплеев Winstar

Выбор между параллельным и последовательным интерфейсами осуществляется конфигурацией управляющих сигналов на 16-выводном разъеме дисплея.

 

OLED vs VFD vs LCD

При выборе типа дисплея разработчик обычно ориентируется на требуемые технические характеристики:

  • Электрические параметры и условия эксплуатации (напряжения питания, уровень энергопотребления, рабочий диапазон температур);
  • Массогабаритные характеристики (линейные размеры, толщина, способы крепления, вес);
  • Эргономические показатели (контрастность, цвет, угол обзора, время отклика).

На сегодняшний день без потери функциональности для решения одной и той же задачи можно применить дисплеи трех типов: уже описанные OLED-дисплеи, жидкокристаллические дисплеи — LCD, вакуумные люминесцентные дисплеи — VFD. Причем, если их формат отображения примерно одинаков, то характеристики несколько отличаются.

Сравнительные характеристики OLED-дисплеев Winstar и типовых LCD- и VFD-дисплеев приведены в таблице 3.

Таблица 3. Сравнительные характеристики LCD-, VFD- и OLED-дисплеев  

Параметр LCD VFD OLED
Напряжение питания, В 5 3…35 3…5
Ток потребления, мА <100 200…800 10
Потребляемая мощность, мВт <500 600…900 <200
Температурный диапазон, °С -20…70 -40…85 -40…80
Угол обзора, ° (H/V) 60/60 175/175 160/160
Контрастность 5:1 (10:1 для инверсных дисплеев) 1000:1 >3000:1

OLED-дисплеи работают в широком диапазоне напряжений питания: 3,0…5,3 В. Энергопотребление зависит от отображаемого изображения, т.к. каждый пиксель (или элемент изображения) является источником света, и при типовой картинке составляет 150 мВт (5 В ~30 мА), что сопоставимо с потреблением ЖКИ-модулей с включенной подсветкой, и в несколько раз ниже, чем VFD-дисплеи при аналогичном уровне яркости (порядка 800 мВт).

По сравнению с обычными LCD-дисплеями, OLED выигрывают в контрастности изображения, особенно это заметно при ярком освещении. OLED по контрастности превосходят даже VFD-дисплеи, особенно если добавить поляризационный фильтр — в этом случае контрастность лежит в пределах 8000:1…10000:1. Для приложений, в которых дисплеи будут чаще всего работать именно при ярком дневном свете, Winstar предлагает специализированные версии дисплеев, изображение на которых видно даже при прямом солнечном освещении (рис. 7).

 

Обычный (справа) и адаптированный (слева) для солнечного света OLED-дисплеи

 

Рис. 7. Обычный (справа) и адаптированный (слева) для солнечного света OLED-дисплеи

OLED-дисплеи не требуют подсветки, что положительно сказывается на энергопотреблении, и информацию с них можно считывать даже в полной темноте. VFD-дисплеи, обладая аналогичными свойствами, проигрывают из-за большей толщины и веса (типичный вес OLED — 20 г против 35…150 г для VFD при толщинах 7…11 мм и 14,5…16 мм, соответственно).

Чуть меньшим недостатком VFD является меньший угол обзора, появляющийся также из-за существенной толщины экрана, хотя это проявляется для углов обзора >160°. Угол обзора LCD- дисплеев еще меньше — в пределах 60°.

На рисунке 8 представлен пример читабельности отображаемой информации под большими углами обзора для OLED-, LCD- и VFD-дисплеев.

 

Сравнение читабельности информации под большими углами обзора

 

 

Сравнение читабельности информации под большими углами обзора

 

Рис. 8. Сравнение читабельности информации под большими углами обзора а) для LCD и OLED и б) для VFD и OLED

Winstar практически решила изначальную проблему OLED-дисплеев — время работы. Предлагаемые компанией дисплеи имеют срок службы 50…100 тысяч часов — дисплеи красного, желтого и зеленого цветов работают до 100 тысяч часов, белого и голубого цветов свечения — 50 тысяч (снижение яркости до 50% от начальной). Для сравнения, типовое время работы VFD-дисплеев лежит в пределах 30…40 тысяч часов при нормальной температуре. Яркость излучения снижается всего на пару процентов после 1800 часов работы при температуре 25°С. OLED-дисплеи Winstar сохраняют работоспособность при температуре 80°С и влажности 90%. Дисплеи сохраняют стабильность параметров даже при длительном воздействии высокой температуры и влажности — более 950 часов безотказной работы при температуре 55°С и влажности 95%.

Не последним достоинством OLED-дисплеев является малое и слабо зависящее от температуры время отклика, которое составляет порядка 10 мкс против 100…250 мс у LCD-дисплеев при комнатной температуре и пары секунд при -20°С.

 

Заключение

OLED дисплеи Winstar при хороших эргонометрических показателях (цветовая гамма, высокая контрастность) дают существенный выигрыш в энергопотреблении конечного устройства. К списку преимуществ добавляются широкий температурный диапазон и длительный срок службы.

В частности, благодаря высокой яркости изображения и контрастности OLED-дисплеи идеально подходят для портативных мультимедийных устройств, автомагнитол, автомобильных консолей (отображение информации о состоянии автомобиля и его отдельных узлов, температуре и т.д.), бытовой электроники.

 

Литература

1. WINSTAR Display Co., Ltd.-Company-Profile & Mission// http://www.winstar.com.tw/company.php

2. OLED — Products — WINSTAR Display Co., Ltd.// http://www.winstar.com.tw/products_detail.php?CID=45.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: lcd.vesti@compel.ru

 

 

Наши информационные каналы

Рубрики:

О компании Winstar Display

Компания Winstar Display Co., Ltd, начала производить высококачественные индустриальные дисплеи с момента своего основания в 1998г. В компании открываются дополнительные производственные мощности, идет постоянное развитие бизнес-стратегии, создаются и внедряются новые технологии. При этом компания нацелена на поддержание высокого качества выпускаемой продукции, снижение затрат на производство, эффективное сервисное обслуживание заказчиков. Компания Winstar является инновационным лидером в своей ...читать далее