《電子技術(shù)應(yīng)用》
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OLED的分類和結(jié)構(gòu)原理及其發(fā)光過程解析
光電新聞網(wǎng)
摘要:  OLED是一種由有機(jī)分子薄片組成的固態(tài)設(shè)備,施加電力之后就能發(fā)光,。OLED能讓電子設(shè)備產(chǎn)生更明亮,、更清晰的圖像,其耗電量小于傳統(tǒng)的發(fā)光二極管(LED),,也小于當(dāng)今人們使用的液晶顯示器(LCD),。   在本文中,,您將了解到OLED技術(shù)的工作原理,,OLED有哪些類型,,OLED同其他發(fā)光技術(shù)相比的優(yōu)勢與不足,以及OLED需要克服的一些問題,。
Abstract:
Key words :
</a>LED" title="LED">LED是一種由有機(jī)分子薄片組成的固態(tài)設(shè)備,,施加電力之后就能發(fā)光OLED能讓電子設(shè)備產(chǎn)生更明亮,、更清晰的圖像,,其耗電量小于傳統(tǒng)的發(fā)光二極管(LED),也小于當(dāng)今人們使用的液晶顯示器(LCD),。
  在本文中,,您將了解到OLED技術(shù)的工作原理,OLED有哪些類型,,OLED同其他發(fā)光技術(shù)相比的優(yōu)勢與不足,,以及OLED需要克服的一些問題。
  類似于LED,,OLED是一種固態(tài)半導(dǎo)體設(shè)備,,其厚度為100-500納米,比頭發(fā)絲還要細(xì)200倍,。OLED由兩層或三層有機(jī)材料構(gòu)成,;依照最新的OLED設(shè)計,第三層可協(xié)助電子從陰極轉(zhuǎn)移到發(fā)射層,。本文主要涉及的是雙層設(shè)計模型,。
  一、OLED的結(jié)構(gòu)
  OLED由以下各部分組成:

                                                                                OLED的結(jié)構(gòu)
  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。
  二,、OLED的制造
  OLED生產(chǎn)過程中最重要的一環(huán)是將有機(jī)層敷涂到基層上,。完成這一工作,有三種方法:
  1,、真空沉積或真空熱蒸發(fā)(VTE)
  位于真空腔體內(nèi)的有機(jī)物分子會被輕微加熱(蒸發(fā)),,然后這些分子以薄膜的形式凝聚在溫度較低的基層上。這一方法成本很高,,但效率較低,。
  2、有機(jī)氣相沉積(OVPD)
  在一個低壓熱壁反應(yīng)腔內(nèi),,載氣將蒸發(fā)的有機(jī)物分子運送到低溫基層上,,然后有機(jī)物分子會凝聚成薄膜狀。使用載氣能提高效率,,并降低OLED的造價,。
  3、噴墨打印
  利用噴墨技術(shù)可將OLED噴灑到基層上,,就像打印時墨水被噴灑到紙張上那樣,。噴墨技術(shù)大大降低了OLED的生產(chǎn)成本,還能將OLED打印到表面積非常大的薄膜上,,用以生產(chǎn)大型顯示器,,例如80英寸大屏幕電視或電子看板。
                                                                                      OLED制造
  三,、OLED的發(fā)光過程
       OLED發(fā)光的方式類似于LED,,需經(jīng)歷一個稱為電磷光的過程。
                  
                                                                        OLED的發(fā)光過程
  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,。
  四、OLED的分類
  以下是幾種OLED:被動矩陣OLED,、 主動矩陣OLED,、透明OLED、頂部發(fā)光OLED,、可折疊OLED,、白光OLED等。
  每一種OLED都有其獨特的用途,。接下來,,我們會逐一討論這幾種OLED。首先是被動矩陣和主動矩陣OLED,。
       被動矩陣OLED(PMOLED
                                                                            被動矩陣OLED結(jié)構(gòu)
  PMOLED具有陰極帶,、有機(jī)層以及陽極帶。陽極帶與陰極帶相互垂直,。陰極與陽極的交叉點形成像素,,也就是發(fā)光的部位。外部電路向選取的陰極帶與陽極帶施加電流,,從而決定哪些像素發(fā)光,,哪些不發(fā)光。此外,,每個像素的亮度與施加電流的大小成正比,。
  PMOLED易于制造,但其耗電量大于其他類型的OLED,,這主要是因為它需要外部電路的緣故,。
PMOLED用來顯示文本和圖標(biāo)時效率最高,適于制作小屏幕(對角線2-3英寸),,例如人們在移動電話,、掌上型電腦
以及MP3播放器上經(jīng)常能見到的那種。即便存在一個外部電路,,被動矩陣OLED的耗電量還是要小于這些設(shè)備當(dāng)前采用的LCD,。
  主動矩陣OLED(AMOLED
                                                                               主動矩陣OLED結(jié)構(gòu)
  AMOLED具有完整的陰極層、有機(jī)分子層以及陽極層,,但陽極層覆蓋著一個薄膜晶體管(TFT)陣列,,形成一個矩陣。TFT陣列本身就是一個電路,,能決定哪些像素發(fā)光,,進(jìn)而決定圖像的構(gòu)成。
  AMOLED的耗電量低于PMOLED,,這是因為TFT陣列所需電量要少于外部電路,,因而AMOLED適合用于大型顯示屏。AMOLED還具有更高的刷新率,,適于顯示視頻,。AMOLED的最佳用途是電腦顯示器、大屏幕電視以及電子告示牌或看板,。
  透明OLED
                                                                               透明OLED結(jié)構(gòu)
  透明OLED只具有透明的組件(基層,、陽極、陰極),,并且在不發(fā)光時的透明度最高可達(dá)基層透明度的85%,。當(dāng)透明OLED顯示器通電時,光線可以雙向通過,。透明OLED顯示器既可采用被動矩陣,,也可采用主動矩陣。這項技術(shù)可以用來制作多在飛機(jī)上使用的平視顯示器,。
       頂部發(fā)光OLED
  頂部發(fā)光OLED具有不透明或反射性的基層,。它們最適于采用主動矩陣設(shè)計。生產(chǎn)商可以利用頂部發(fā)光OLED顯示器制作智能卡,。
  頂部發(fā)光OLED結(jié)構(gòu)
                                                                                    可折疊OLED
  可折疊OLED的基層由柔韌性很好的金屬箔或塑料制成,。可折疊OLED重量很輕,,非常耐用,。它們可用于諸如移動電話和掌上型電腦等設(shè)備,,能夠有效降低設(shè)備破損率,而設(shè)備破損是退貨和維修的一大誘因,。將來,,可折疊OLED有可能會被縫合到纖維中,制成一種很“智能”的衣服,,舉例來說,,未來的野外生存服可將電腦芯片、移動電話,、GPS接收器和OLED顯示器通通集成起來,,縫合在衣物里面。
  白光OLED
  白光OLED所發(fā)白光的亮度,、均衡度和能效都要高于日光燈發(fā)出的白光,。白光OLED同時具備白熾燈照明的真彩特性。我們可以將OLED制成大面積薄片狀,,因此OLED可以取代目前家庭和建筑物使用的日光燈,。將來,使用OLED有望降低照明所需的能耗,。
  五,、OLED技術(shù)優(yōu)勢
  目前,LCD是小型設(shè)備顯示器的首選,,而大屏幕電視采用LCD的情況也很普遍,。常規(guī)LED可以用來構(gòu)成電子表和其他電子設(shè)備上的數(shù)字。OLED則具備很多LCD與LED所不具備的優(yōu)勢:
  相較于LED或LCD的晶體層,,OLED的有機(jī)塑料層更薄,、更輕而且更富于柔韌性。
  OLED的發(fā)光層比較輕,,因此它的基層可使用富于柔韌性的材料,,而不會使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì),,而LED和LCD則使用玻璃基層,。
  OLED比LED更亮。OLED有機(jī)層要比LED中與之對應(yīng)的無機(jī)晶體層薄很多,,因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu),。此外,LED和LCD需要用玻璃作為支撐物,,而玻璃會吸收一部分光線,。OLED則無需使用玻璃。
  OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng),LCD工作時會選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域,,從而讓圖像顯現(xiàn)出來,,而OLED則是靠自身發(fā)光。因為OLED不需逆光系統(tǒng),,所以它們的耗電量小于LCD(LCD所耗電量中的大部分用于逆光系統(tǒng)),。這一點對于靠電池供電的設(shè)備(例如移動電話)來說,尤其重要,。
  OLED制造起來更加容易,還可制成較大的尺寸,。OLED為塑膠材質(zhì),,因此可以將其制作成大面積薄片狀。而想要使用如此之多的晶體并把它們鋪平,,則要困難得多,。
  OLED的視野范圍很廣,可達(dá)170度左右,。而LCD工作時要阻擋光線,,因而在某些角度上存在天然的觀測障礙。OLED自身能夠發(fā)光,,所以視域范圍也要寬很多,。
  六、OLED的問題
  OLED似乎是一項完美無缺的技術(shù),,適合各類的顯示器,,但它也存在一些問題:
  壽命:盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長(10000-40000小時),但根據(jù)目前的技術(shù)水準(zhǔn),,藍(lán)色有機(jī)物的壽命要短的多(僅有約1000小時),。
  制造:OLED的造價目前還比較高。
  水:OLED如果遇水,,很容易就會損毀,。
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