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有机LED——更优良的显示屏

作者: 时间:2011-04-07 来源:网络 收藏

  在近50年中显示器工业经历了也许是最令人感到兴奋的发展,这就是有机发光二极管(organic LED,缩称)。有机是由聚集的非晶分子所形成的,此是一种固体、非结晶物料,没有固定形状的,一般来讲有两类有机发光体,由“小”与“高”分子来区分。

  首个实用p-n型有机LED建基于小分子,于1987年由任职Kodak柯达公司的邓青云博士(Dr. Tang Ching Wan)和Steven A. Van Slyke发明,在邓博士研究的有机太阳能电池中释出惊人的绿光之后,两人认定了利用两种有机材料——是空穴的良导体及另一是电子的良导体——即可以在接触面(即结)附近发生光子放射,就好像晶体LED一样,这也需要材料维持其电子填满,换言之容易注入空穴,为使光逃出,其中一接触面必须是透明,于是两位科学家从广泛使用的透明导电材料氧化锡锢上着手,它适合于P型接触材料。

是有机分子薄膜组成的固体化器件,在施加电力下便产生光,可用它们来制造更光亮、更鲜明的自发光显示屏,更是不需要背光的,最后造出的显示屏比今日采用的传统发光二极管(LED)或液晶显示器(LCD)还要薄许多及功耗低许多。

如何发光?

  OLED显示屏乃是把数块薄层的有机材料叠加一起,其发光形式与LED类似,不过其过程则称为“电发磷光”(electro-phosphorescence)它采用发出红光、绿光、蓝光、或白光的物质,不需任何其他的发光源,OLED材料显示光亮、清晰的图像,在几乎任何角度下都容易观看。

  OLED发光的过程是这样:

  1、当电池或电源电路施加电压到OLED上时,电流便从阴极流过有机层至阳极。(电流是指电子流动)。

  2、阴极给与电子往有机分子的放射层。

  3、阳极从有机分子的导电层消去电子。(这相当于给与电洞到导电层)。

  4、在放射层与导电层之间的边界,电子找电洞,当电子找到一个电洞时,电子填入该洞中(它坠入失去电子的原子里跳进另一能阶)。

  5、当电子发生跳跃时,它释放能量,以光子形式出现,OLED发出光辉。

  光的颜色取决于放射层中有机分子的类别,制造商把数类有机片放置在同一OLED上,造成富色彩的显示屏,光的强度(或亮度)决定于施加的电流量,电流越大就更光亮。

  掺杂或者强化有机材料,有助于控制光的颜色和亮度,另外,制造商可选择有机材料的结构——“小”(单)分子或复杂分子链(聚合物)——迎合生产设施。

  OLED的成分

  OLED与普通LED一样,同是固体化器件,厚度100至500nm,大约比人类头发幼200倍。OLED可以有两层或三层有机材料,在三层设计中,第三层有助于传送电子由阴极往放射层。在本文中会集中讲述二层设计。

  OLED内里成分包括:

  1、基片(清透的胶片、玻璃、薄膜):基片支持整个OLED。

  2、阴极(透明):当电流流过OLED时阳极抽出电子(加添电子“洞”)。

  3、有机层:这些层由有机分子或聚合物所造成。

  4、导电层:这层由有机塑料分子造成,目的在于由阳极而来的电洞。聚苯胺(polyaniline)是用于OLED的其中一种导电聚合物。

  5、放射层:此层也用有机塑料分子造成(不过有别于导电层),它传送来自阴极的电子,聚芴酮(polyfluorenone)是用于放射层的其中一种聚合物。

  6、阴极(视OLED类别而定可以是不透明的):当电流流过OLED时阴极注入电子。

  制作过程

  制造OLED过程中绝大部分将有机层涂布在基片上,可通过以下方法完成:包括真空淀积/真空热汽化,有机汽相淀积、喷墨打印等。

  真空淀积或真空热汽化法。在真空室里,有机分子渐渐被加热(蒸发),并经冷凝,在冷冻的基片上形成薄膜。这种制造技术昂贵,效率不高。

  有机汽相淀积法。在低压、热内壁的反应室里面以载汽传送汽化的有机分子到冷冻的基片上,冷凝而成薄膜。采用载汽提高效率,降低制造OLED的成本。

  喷墨打印法。利用喷墨技术,将有机分子喷射于基片上,情况就好像在电脑打印时墨水喷射到纸上,喷墨技术大大降低制造OLED的成本,也使到OLED能印刷在很大的基片上,为比如203厘米(80寸)电视或电子告示板制造巨型屏幕。

有机LED——更优良的显示屏
2009年07月01日 作者:匿名 来源:《中国电源博览》101期 编辑:数据编辑

  OLED的种类

  OLED可分无源阵列式、有源阵列式、透明的、上面发光的、可折叠的、白色的,每一种有不同用途。

  无源阵列式OLED。此类OLED有一条条排列的阴极,有机层及一条条排列的阳极,阳极条与阴极条互成直角排列,阴极与阳极交接点便造成像素,此处可发出光辉,只要外部电路施加电流至被选定的阴极条和阳极条的话,便可确定哪些像素亮及哪些像素灭。每一像素的亮度是与施加的电流成正比。

  无源阵列OLED虽易于制造,可是损耗的功率却比其它类型的OLED多,主要是由于外部电路对电力需求所致。对于文字及图标显示它是最有效率的,最适合于小屏幕上(2至3寸对角),例如使用于转移电话、PDA、MP3播放机。即使外部电路是这样,无源阵列OLED损耗电池功率仍低于目前在这些装置中采用的LCD。

  有源阵列式OLED。这种OLED有全层的阳极,但阳极却覆盖有薄膜晶体管(TNT)——排成阵列,这晶体管阵本身就是决定那些像素点亮,从而形成影像。

  有源阵列OLED对电力损耗较无源阵列OLED低,原因是TFT阵需求功率比外部电路少,所以对大型显示屏这是效率优势;也有快速的刷新速度。有源阵列OLED最佳使用在电脑显示屏、大屏幕电视,电子告示板或路牌。

  有源阵列OLED显示屏把内含电路的阴极、有机物、阳极、基片等各层叠在一起,像素是由有机材料于连续、分立的“点”图案来定义,每一像素是直接启动的,由相关的电路传送电压至阴极与阳极物料,激励中央的有机层。

  有源阵列OLED像素的开关速度比传统动画电影快三倍,使到这些显示屏对于播放流畅的全动感视频非常理想。基片——低温多晶硅——有效率地传送电流,其综合的电路可削减有源阵列OLED显示屏的重量和成本。

  透明OLED。透明OLED只有透明成分(基片,阳极与阴极),当熄灭时,透明程度与其基片一样多达85%,在亮着时它给光在前后两方向射出。透明OLED可以是无源阵列,也可以是有源阵列,这种技术可用于平视显示器上。

  上面发光OLED,此类OLED的基片是不透明的或者呈反射的,最适宜于有源阵列设计,上面发光OLED很有可能用于聪明卡上。

  可折叠OLED。此类OLED的基片是用非常柔软的金属薄片或胶片造成,易用及非常轻薄是其特点,将之使用于移动电话及PDA上可减低破裂——回收或修理的主要原因,可折叠OLED显示器也可缝进织维时,制造“聪明”衣,比如户外救生衣,结合于电脑芯片、移动电话、GPS接收器。

  白光OLED。其发出的白光要比萤光灯更强,更均匀、更高能源效益,它也有萤光的真彩色质素。由于OLED可造成大型的块片,可取代目前在家居及办公室采用的萤光灯,在用途上有潜力削减耗电费用。

  比LCD及LED优胜

  LCD是目前在小型装置中选用的显示屏,也流行于大屏幕电视,常规LED经常在数字钟及其他电子装置上用作数字显示,不过,OLED提供许多优点皆超越这些LCD与LED:

  1、OLED的塑料有机层比LED或LCD的结晶层更薄、更轻、更柔软。

  2、由于OLED发光层很轻,OLED基片是柔软而非坚硬,所以OLED基片可以是塑料的,比LED及LCD所用的玻璃基片更安全。

  3、OLED比LED更光更亮,由于OLED的有机层比LED相应的无机晶体管薄许多,这样OLED的导电与放射层就可以造成多层式,还有,LED与LCD同要玻璃做支持,而玻璃吸收一些光。反之,OLED不需要玻璃。

  4、与LCD很不同,OLED不需要背光,滤光镜与偏振镜,LCD工作是通过选择遮蔽背光的区域,从而造出你看见的影像。不过,OLED是自己产生的,正由于OLED不靠背光,耗电方面就远低于LCD了(LCD损耗大部分在背光上),对于比如移动电话的电池操作装置来讲这一点尤其重要。

  5、OLED易于制造,可生产大型显示屏,由于它们主要是塑料成分,可造出阔而薄。LCD要生长及放置如此多的液晶是极其困难的。

  6、OLED有阔的视场——约180度。由于LCD是以遮蔽光来操作,在某些角度下就会有内在的视线阻碍,OLED自己产生光,所以提供非常广阔的视野范围。

  综合其优点,包括更光亮更清晰显示器:制造简单以致成本低和更坚固的显示模块:以及快速反应得以有全彩色的视频图像——即使在低温下。

  缺点

  OLED似乎是各类型显示屏中完美的技术,然而也有一些瑕疵:

  1、红与绿OLED薄膜虽寿命长(1万至4万小时),但蓝有机物目前寿命极短(只有约1千小时)。

  2、制造过程现还昂贵。

  现在与将来的应用

  目前,OLED使用于小型屏幕设备上,如移动电话、PDA、数码相机、MP4播放机等,在2004年9月,Sony公司宣告正为其CLIE PEG-VZ90型号个人娱乐装置大量生产OLED屏幕。

  Kodak已在其数码相机型号中采用OLED显示屏。

  不少公司已经生产电脑显示屏和大屏幕电视,2005年5月Samsung公司宣告首台采用OLED的40寸阔屏超薄电视。

  在OLED领域中的研发正迅速向前迈进,并且会领导将来在平视显示屏、汽车仪表板、电子告示板、家居与办公室。以及软性显示屏等应用上。由于OLED刷新的速度比LCD快近一千倍,因此,设有OLED显示屏的装置就可以在近乎实时的改变信息,视频图像更富真实感,并不断地更新。未来的新闻报纸将会是OLED显示屏,即时看见突发新闻,并且也好像传统的报纸一档。阅毕之后可将之折起及放入公事包或背包里。



关键词:OLED照明半导体

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