Первые в органике: OLED-дисплеи компании Winstar
5 июня 2012
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_1e.jpg)
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_2e.jpg)
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_31.jpg)
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_41.jpg)
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_51.jpg)
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 | ![]() |
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_6e.jpg)
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_7.jpg)
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](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_8a.jpg)
![Сравнение читабельности информации под большими углами обзора](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/ris_8b.jpg)
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
![](http://z.compel.ru/legacy/cj.www/images/articles/1119/Cover_2.jpg)
Наши информационные каналы