有機(jī)發(fā)光二極管可簡單分為OLED(Organic Light-Emitting Diodes)和PLED(Polymer Light-EmitTIng Diodes)兩種類型,目前均已開發(fā)出成熟產(chǎn)品。PLED主要優(yōu)勢相對于OLED是其柔性大面積顯示。但由于產(chǎn)品壽命問題,目前市面上的產(chǎn)品仍以O(shè)LED為主要應(yīng)用。
OLED發(fā)展歷史
OLED技術(shù)的研究,起源于鄧青云博士(Dr.Ching Wan Tang),出生于香港,于英屬哥倫比亞大學(xué)得到化學(xué)理學(xué)士學(xué)位,于1975年在康奈爾大學(xué)獲得物理化學(xué)博士學(xué)位。
鄧青云自1975年開始加入柯達(dá)公司Rochester實(shí)驗室從事研究工作,在意外中發(fā)現(xiàn)OLED —— 1979年的一天晚上,他在回家的路上忽然想起有東西忘記在實(shí)驗室,回到實(shí)驗室后,他發(fā)現(xiàn)在黑暗中的一塊做實(shí)驗用的有機(jī)蓄電池在閃閃發(fā)光從而開始了對OLED的研究。到了1987年,同屬柯達(dá)公司的汪根樣博士和同事 Steven成功地使用類似半導(dǎo)體PN結(jié)的雙層有機(jī)結(jié)構(gòu)第一次作出了低電壓、高效率的光發(fā)射器。
1987年的這項實(shí)作,為柯達(dá)公司生產(chǎn) OLED 顯示器奠定了基礎(chǔ)。到了1990年,英國劍橋的實(shí)驗室也成功研制出高分子有機(jī)發(fā)光原件。1992年劍橋成立的顯示技術(shù)公司CDT(Cambridge Display Technology),這項發(fā)現(xiàn)使得 OLED 的研究走向了一條與柯達(dá)不同的研發(fā)之路。
OLED結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理
OLED的基本結(jié)構(gòu)是在銦錫氧化物(ITO)玻璃上制作一層幾十納米厚的有機(jī)發(fā)光材料作發(fā)光層,發(fā)光層上方有一層低功函數(shù)的金屬電極,構(gòu)成如三明治的結(jié)構(gòu)。
OLED的基本結(jié)構(gòu)主要包括:
基板(透明塑料、玻璃、金屬箔)—— 基層用來支撐整個OLED。
陽極(透明)—— 陽極在電流流過設(shè)備時消除電子(增加電子“空穴”)。
空穴傳輸層 —— 該層由有機(jī)材料分子構(gòu)成,這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。
發(fā)光層 —— 該層由有機(jī)材料分子(不同于導(dǎo)電層)構(gòu)成,發(fā)光過程在這一層進(jìn)行。
電子傳輸層 ——該層由有機(jī)材料分子構(gòu)成,這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。
陰極(可以是透明的,也可以不透明,視OLED類型而定)—— 當(dāng)設(shè)備內(nèi)有電流流通時,陰極會將電子注入電路。
OLED的發(fā)光過程通常有以下5個基本階段:
載流子注入:在外加電場作用下,電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機(jī)功能層注入。
載流子傳輸:注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移。
載流子復(fù)合:電子和空穴注入到發(fā)光層后,由于庫倫力的作用束縛在一起形成電子空穴對,即激子。
激子遷移:由于電子和空穴傳輸?shù)牟黄胶?,激子的主要形成區(qū)域通常不會覆蓋整個發(fā)光層,因而會由于濃度梯度產(chǎn)生擴(kuò)散遷移。
激子輻射退激發(fā)出光子:激子輻射躍遷,發(fā)出光子,釋放能量。
OLED發(fā)光的顏色取決于發(fā)光層有機(jī)分子的類型,在同一片OLED上放置幾種有機(jī)薄膜,就構(gòu)成彩色顯示器。光的亮度或強(qiáng)度取決于發(fā)光材料的性能以及施加電流的大小,對同一OLED,電流越大,光的亮度就越高。
OLED的驅(qū)動方式
PMOLED(英文全稱為Passive Matrix OLED被動驅(qū)動式OLED),PMOLED單純地以陰極、陽極構(gòu)成矩陣狀,以掃描方式點(diǎn)亮陣列中的像素,每個像素都是操作在短脈沖模式下,為瞬間高亮度發(fā)光。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,可以有效降低制造成本,然而驅(qū)動電壓高,使PMOLED不適合應(yīng)用在大尺寸與高分辨率面板上,與現(xiàn)在的發(fā)展有所出入。
AMOLED(英文全稱為AcTIve Matrix OLED,就是主動驅(qū)動式OLED)AMOLED則是采用獨(dú)立的薄膜電晶體去控制每個像素,每個像素皆可以連續(xù)且獨(dú)立的驅(qū)動發(fā)光,可以使用低溫多晶硅或者氧化物TFT驅(qū)動,優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動電壓低,發(fā)光元件壽命長。不過高成本以及制作工藝更為復(fù)雜,在成本上更難以控制。
OLED特色與關(guān)鍵技術(shù)
過去的市場上OLED一直沒辦法普及,主要的問題在于早先技術(shù)發(fā)展的OLED樣品大多是單色居多,即使采用多色的設(shè)計,其發(fā)色材料和生產(chǎn)技術(shù)往往還是限制了OLED發(fā)色的多樣性。實(shí)際上OLED的影像產(chǎn)生方法和CRT顯示一樣,皆是借由三色RGB畫素拼成一個彩色畫素,因為OLED的材料對電流接近線性反應(yīng),所以能夠在不同的驅(qū)動電流下顯示不同的色彩與灰階。
OLED的特色在于其核心可以做得很薄,厚度為目前液晶的三分之一,加上OLED為全固態(tài)組件,抗震性好,能適應(yīng)惡劣環(huán)境。OLED主要是自體發(fā)光的讓其幾乎沒有視角問題,與LCD技術(shù)相比,即使在大的角度觀看,顯示畫面依然清晰可見。OLED的元件為自發(fā)光且是依靠電壓來調(diào)整,反應(yīng)速度要比液芯片件來得快許多,比較適合當(dāng)作高畫質(zhì)電視使用。
OLED的另一項特性是對低溫的適應(yīng)能力,舊有的液晶技術(shù)在零下75度時,即會破裂故障,OLED 只要電路未受損仍能正常顯示。此外,OLED的效率高,耗能較液晶略低還可以在不同材質(zhì)的基板上制造,甚至能成制作成可彎曲的顯示器,應(yīng)用范圍日漸增廣。
OLED與LCD比較之下較占優(yōu)勢,數(shù)年前OLED的使用壽命仍然難以達(dá)到消費(fèi)性產(chǎn)品(如PDA、移動電話及數(shù)碼相機(jī)等)應(yīng)用的要求,但近年來已有大幅的突破,許多移動電話的屏幕已采用 OLED,然而在價格上仍然較LCD貴許多,這也是未來量產(chǎn)技術(shù)等待突破的。
來源: 電子產(chǎn)品世界