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 金属阴极 发光二极管）的基本结构是由一薄而透明具有半 电子传输层 发光层 导体特性的铟锡氧化物(ITO)，与电源正极相连， 空穴传输层 再加上另一个金属阴极，构成如右图所示的三明 ITO阳极 治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层 OLED的基本结构 (HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。 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。
3Байду номын сангаас1.2 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。
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%。
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。 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。
专题三：有机发光二极管（OLED）显示技术 OLED概述 OLED的结构及发光原理 0LED的特点 0LED的分类
0LED的发展应用
OLED的材料选用 OLED的彩色化技术 OLED的驱动技术 新型0LED显示技术
3.1.1 OLED的结构及发光原理
OLED本质上属于电致发光（EL）显示器件。通过加在两电 极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致 电子能级的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。这种 现像称为电致发光或场至发光（EL）。 电致发光（EL）按激发光过程的不同分为二大类： （1）注入式电致发光：直接由装在晶体上的电极注入少数载 流子（电子和空穴），当电子与空穴在晶体内再复合时，以光 的形式释放出多余的能量。 LED和OLED都属于注入式电致发光。 （2）本征型电致发光：不伴随少数载流子注入而发光。又分 为高场电致发光与低能电致发光。其中高场电致发光是荧光粉 中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内 部加速，碰撞发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态 时辐射发光。低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能电子 注入时的激励发光现象。
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
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。
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需求。
3.1.3 OLED的分类
根据使用有机材料的不同，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。 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。