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根據(jù)使用有機(jī)功能材料的不同,OLED器件可以分為兩大類:小分子器件和高分子器件。小分子OLED技術(shù)發(fā)展得較早(1987年),而且技術(shù)已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)水平。高分子OLED又被稱為PLED (PolymerLED),其發(fā)展始于1990 年,由于聚合物可以采用旋涂、噴墨印刷等方法制備薄膜,從而有可能大大降低器件生產(chǎn)成本,但目前該技術(shù)遠(yuǎn)未成熟。
根據(jù)驅(qū)動方式的不同,OLED 器件也可以分為無源驅(qū)動型(Passive Matrix,PM,亦稱被動 驅(qū)動)和有源驅(qū)動型(Active Matrix,AM,亦稱主動驅(qū)動)兩種。無源驅(qū)動型不采用薄膜晶體 管(TFT,Thin Film Transistor)基板,一般適用于中小尺寸顯示;有源驅(qū)動型則采用TFT基板,適用于中大尺寸顯示,特別是大尺寸全彩色動態(tài)圖像顯示。目前,無源驅(qū)動型OLED技術(shù)已經(jīng)比較成熟,商業(yè)化的產(chǎn)品絕大部分是無源驅(qū)動型;有源驅(qū)動型OLED技術(shù)發(fā)展很快,但還需要一定時間才能大批量推出商用產(chǎn)品。
有機(jī)發(fā)光顯示器件之所以受到人們的青睞,是因為其與LCD 為代表的第二代顯示器相比,有著突出的技術(shù)優(yōu)點:
●具有低成本特性,工藝簡單,使用原材料少;
●具有自發(fā)光特性,不需要背光源;
●具有低壓驅(qū)動和低功耗特性,直流驅(qū)動電壓在10 伏以下,易于用在便攜式移動顯示終端上;
●具有全固態(tài)特性,無真空腔,無液態(tài)成份,機(jī)械性能好,抗震動性強(qiáng),可實現(xiàn)軟屏顯示;
●具有快速響應(yīng)特性,響應(yīng)時間為微秒級,比普通液晶顯示器響應(yīng)時間快1000 倍,適于播放動態(tài)圖像;具有寬視角特性,上下、左右的視角接近180 度;
●具有高效發(fā)光特性,可作為新型環(huán)保光源;
●具有寬溫度范圍特性,在零下40 攝氏度至零上85 攝氏度范圍內(nèi)都可正常工作;
●具有高亮度特性,顯示效果鮮艷、細(xì)膩。
有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)在過去十多年的時間里取得了巨大的進(jìn)展。在發(fā)光效率方面,OLED遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PDP、CRT的水平,目前熒光小分子器件的發(fā)光效率已經(jīng)超過16lm/W,而磷光小分子器件的發(fā)光效率則已接近30lm/W,綠光器件的壽命達(dá)到了1 萬小時以上,紅光器件和藍(lán)光器件的壽命也已達(dá)到實用化的基本要求。能夠推出全彩色OLED的公司和研究單位越來越多,采用低溫多晶硅TFT 驅(qū)動的全彩色器件也已經(jīng)被開發(fā)出來;白光OLED得到了廣泛的重視,目前的白光實驗片可以在100cd/m2 的亮度下保持10萬小時之久。
OLED近期的技術(shù)發(fā)展方向是解決器件的成品率、壽命和彩色化問題。從長遠(yuǎn)來看,OLED未來的發(fā)展必將沿著小尺寸-中尺寸-大尺寸-超大尺寸、單色-多色-彩色、無源-有源、硬屏-軟屏的脈絡(luò)進(jìn)行發(fā)展,最理想的OLED顯示器應(yīng)該是LTPS-TFT OLED。
據(jù)統(tǒng)計,目前國際上與OLED 有關(guān)的專利已經(jīng)超過6000 份,其中最根本的專利技術(shù)有兩類。
小分子材料和器件的基本專利由美國Kodak 公司所有,高分子材料和器件的專利由英國CDT 公司和已被杜邦收購的Uniax 公司擁有。此外,磷光材料和器件的開發(fā)也已取得突破,磷光材料的主要專利由美國UDC公司所有。當(dāng)前小分子OLED全彩產(chǎn)品已經(jīng)問世,由于材料供應(yīng)較為穩(wěn)定,且不像PLED 受限于彩色化困難的瓶頸,眾多廠商以小分子OLED為主流技術(shù)。
OLED的結(jié)構(gòu)示意如上圖
基層(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”)。
有機(jī)層——有機(jī)層由有機(jī)物分子或有機(jī)聚合物構(gòu)成。
導(dǎo)電層——該層由有機(jī)塑料分子構(gòu)成,這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”??刹捎镁郾桨纷鳛镺LED的導(dǎo)電聚合物。
發(fā)射層——該層由有機(jī)塑料分子(不同于導(dǎo)電層)構(gòu)成,這些分子傳輸從陰極而來的電子;發(fā)光過程在這一層進(jìn)行??刹捎镁圮套鳛榘l(fā)射層聚合物。
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發(fā)光的方式與LED類似,有一個稱為電磷光的過程。
OLED發(fā)光的具體過程如下:
1、OLED設(shè)備的電池或電源會在OLED兩端施加一個電壓。
2、電流從陰極流向陽極,并經(jīng)過有機(jī)層(電流指電子的流動)。
3、陰極向有機(jī)分子發(fā)射層輸出電子。
4、陽極吸收從有機(jī)分子傳導(dǎo)層傳來的電子。(這可以視為陽極向傳導(dǎo)層輸出空穴,兩者效果相等。
5、在發(fā)射層和傳導(dǎo)層的交界處,電子會與空穴結(jié)合。
6、電子遇到空穴時,會填充空穴(它會落入缺失電子的原子中的某個能級)。
7、這一過程發(fā)生時,電子會以光子的形式釋放能量。
8、OLED發(fā)光。
9、光的顏色取決于發(fā)射層有機(jī)物分子的類型。生產(chǎn)商會在同一片OLED上放置幾種有機(jī)薄膜,這樣就能構(gòu)成彩色顯示器。
10、光的亮度或強(qiáng)度取決于施加電流的大小。電流越大,光的亮度就越高。