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专题三:--有机发光二极管(OLED)显示技术分解讲课讲稿

总体上讲,OLED 红、绿、蓝三色材料的发光效率和发 光寿命均基本满足实用化用有机材料的不同,OLED器件可以分为两大类:小 分子器件和高分子器件。
小分子OLED技术发展较早(1987年),而且技术已经达到 商业化生产水平;高分子OLED又被称为PLED(PolymerLED), 其发展始于1990年,目前该技术尚未成熟。
后来相继有一些公司(大多是日本的,如先锋、NEC、 SONY等)推出自己的产品,主要是一些小尺寸的。
目前,全球已经有100多家的研究单位和企业投入到OLED 的研发和生产中,包括目前市场上的显示巨头,如三星,LG, 飞利浦,索尼等公司。整体上讲,OLED的产业化目前已经开始, 其中单色,多色和彩色器件已经达到批量生产水平,大尺寸全 彩色器件目前尚处在研究开发阶段。
一种 常见 OLED 结构
3.1.1 OLED的结构及发光原理
发光过程通常由5个阶段完成: (1)载流子的注入:在外加电场作用下,电子和空穴分别 从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。 (2)载流子迁移:注入的电子和空穴分别从电子输送层和 空穴输送层向发光层迁移。 (3)载流子复合:电子和空穴复合产生激子。 (4)激子迁移:激子在电场作用下迁移,能量传递给发光 分子,并激发电子从基态跃迁到激发态。 (5)电致发光:当电子由激态高能阶回到稳态低能阶时, 其能量将分别以光子(Light Emission)或热能(Heat Dissipation)的方式放出,其中光子的部分可被利用当做显 示功能;然而有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的 磷光,故PM-OLED(无源矩阵)元件发光效率之理论极限值仅 25%。
2.2002年~2005年,OLED的成长阶段。在这段时期人们 开始逐渐接触到更多带有OLED的产品,例如车载显示器、PDA、 手机、DVD、数码相机、头戴用微显示器和家电产品等。仍以 无源驱动、单色或多色显示、10寸以下的小面板为主,但有源 驱动的全彩色10寸以上的面板也开始投入使用。
3.2005年以后,OLED的成熟阶段。随着OLED产业化技术 的日渐成熟,OLED将全面出击显示器市场并拓展属于自己的应 用领域。其各项技术优势将得到充分发掘和发挥。
3.1.2 OLED的特点
磷光材料方面,UDC公司开发的红光材料色度坐标为 (0.67,0.33),效率达到15cd/A,500cd/m2下工作寿命超过 15 万小时;绿光材料色坐标为(0.34,0.61),效率达到 65cd/A,初始亮度为1000cd/m2时,寿命超过4万小时;最难 得到的蓝色磷光材料效率达到了30cd/A,在200cd/m2 的初 始亮度下,寿命达到了10 万小时。
3.1.4 OLED的发展
有机电致发光现象在1936年被人发现,但直到1987年柯达 公司才推出了OLED双层器件。OLED才作为一种可商业化和性能 优异的平板显示技术而引得人们的重视。
1990年英国剑桥大学的Friend等人成功的开发出以涂布方 式将多分子应用在OLED上,即Polymer(多聚物,聚和物)LED, 亦称PLED。不但再次引发第二次研究热潮,更确立了OLED在二 十一世纪产业中所占的重要地位。
空穴传输层 ITO阳极
(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。
OLED的基本结构
发光原理:在外界电压驱动下,由阴极注入的电子和阳极注 入的空穴在有机材料中复合放出能量,并将能量传递给有机 发光物质的分子,有机发光物质的分子受到激发,从基态跃 迁到激发态,当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生 了发光现象。 OLED属于载流子双注入型发光器件。
根据驱动方式的不同,OLED器件可以分为无源驱动型(PMOLED)和有源驱动型(AM-OLED)两种。
无源驱动型不采用薄膜晶体管(TFT)基板,一般适用于 中小尺寸显示;有源驱动型则采用TFT基板,适用于中大尺寸 显示,特别是大尺寸全彩色动态图像的显示。
目前,无源驱动型OLED技术已经比较成熟,商业化的产品 都是无源驱动型;有源驱动型OLED技术发展很快,已经有产品 推出了。
3.1.4 OLED的发展
整体上看OLED的应用大致可以分为3个阶段: 1.1997年~2001年,OLED的试验阶段。在这段时期OLED
开始逐渐走出实验室,主要应用于汽车音响面板,PDA及手机 方面。但产品很有限,产品规格少,均为无源驱动,单色或区 域彩色,很大程度上带有试验和试销的性质,2001年OLED的全 球销售额仅约为1.5亿美元。
专题三:--有机发光二极管 (OLED)显示技术分解
3.1.1 OLED的结构及发光原理
OLED(Organic Light-Emitting Diode有机 发光二极管)的基本结构是由一薄而透明具有半
金属阴极 电子传输层
导体特性的铟锡氧化物(ITO),与电源正极相连, 发光层
再加上另一个金属阴极,构成如右图所示的三明 治的结构。整个结构层中包括了:空穴传输层
3.1.2 OLED的特点
优点: 1、自发光器件,高亮度,高发光效率; 2、全固态组件,抗震性好,能适应恶劣环境,工作温度范围 大(-40℃~80℃ ); 3、超薄,厚度为目前液晶的1/3; 4、高对比度,低成本其工艺简单,使用原材料少; 5、响应速度快(微秒级); 6、超广视角,几乎不受限制; 7、低功率消耗; 8、可挠曲面板。
3.1.2 OLED的特点
缺点: 1、寿命短,通常只有5000 小时,要低于LCD至少1万小时的 寿命; 2、不能实现大尺寸屏幕的量产,因此目前只适用于便携类的 数码类产品; 3、存在色彩纯度不够的问题,不容易显示出鲜艳、浓郁的色 彩。
现在的OLED 的寿命已经远远超过5000小时了,而且已 经生产出了较大尺寸的OLED 面板,色彩十分鲜艳。截止07 年7月前后,荧光材料方面,性能最高的是日本出光兴产 (Idemitsu Kosan)的材料。红光效率达到了11cd/A,寿命高 达16 万小时;绿光效率达到30cd/A,寿命为6万小时;正在 开发中的高效率、长寿命蓝光材料BD-2,效率为8.7cd/A,寿 命2.3万小时。
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