有機(jī)薄膜發(fā)光顯示器(OLED/PLED)是什么意思

OLED全稱為Organic Light-Emitting Diode，即有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電流驅(qū)動(dòng)下而達(dá)到發(fā)光并實(shí)現(xiàn)顯示的技術(shù)。

OLED相比LCD有許多優(yōu)勢(shì)：超輕、超薄(厚度可低于1mm)、亮度高、可視角度大(可達(dá)170度)、由像素本身發(fā)光而不需要背光源，功耗低、響應(yīng)速度快(約為L(zhǎng)CD速度的1000倍)清晰度高、發(fā)熱量低、抗震性能優(yōu)異、制造成本低、可彎曲。 OLED比更能夠展示完美的視頻，再加上耗電量小，可作為移動(dòng)電話、數(shù)碼電視等產(chǎn)品的顯示屏，它被業(yè)界公認(rèn)為是最具發(fā)展前景的下一代顯示技術(shù)。

OLED技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用

從OLED的結(jié)構(gòu)、制備工藝、驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)光性能等方面考慮，它具有以下特點(diǎn)。

(1) 超薄膜結(jié)構(gòu)—厚度薄、質(zhì)量輕，其核心厚度可小于1mm，約為L(zhǎng)CD的1/3，質(zhì)量小于1kg。

(2) 全固態(tài)結(jié)構(gòu)，抗震性好，可以適應(yīng)巨大加速度、振動(dòng)等惡劣環(huán)境。

(3) 主動(dòng)發(fā)光，發(fā)光亮度(可超過(guò)1.4*105cd/m2)和發(fā)光效率高(可高于151m/W )，視角很寬(一般可達(dá)到160度)，不會(huì)有選擇視角的問(wèn)題。

(4) 響應(yīng)速度快，約為數(shù)微秒至數(shù)十微秒，比LCD快1000倍，可顯示活動(dòng)圖像。

(5) 低溫特性比LCD好，在零下40℃仍能正常顯示。

(6) 材料消耗少，制備工藝簡(jiǎn)單(一般只需要86道工序，而LCD需要200道工序)，成本至少比LCD低20%，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

(7) 低直流電壓驅(qū)動(dòng)(最低電壓僅為3伏特)、功耗低(2.4英寸多晶硅OLED模塊的功耗為605mW)o

(8) OLED無(wú)需背光照明。

(9) 能夠在不同材質(zhì)的基板上，制作成可以彎曲的柔軟顯示器。

OLED 眾多優(yōu)點(diǎn)決定了其廣闊的應(yīng)用前景，它可用于室內(nèi)和野外照明、背照光源、光電耦合器、光通訊、可折疊的“電子報(bào)紙”以及電子設(shè)備的數(shù)字、圖像處理和移動(dòng)通訊裝置的顯示等。目前，日本、英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)和荷蘭等國(guó)家在OLED方面已取得了很大的成就。我國(guó)從90年代開始了對(duì)有機(jī)薄膜電致發(fā)光器件的研究。

OLED的劣勢(shì)：

目前，OLED基本還處于實(shí)驗(yàn)階段，市場(chǎng)占有率很低，這主要是由于其技術(shù)上還存在一些亟待解決的問(wèn)題。如穩(wěn)定性差、壽命低、彩色序列組合方面工藝不成熟等。顯示器要想占有一定的市場(chǎng)，穩(wěn)定性和壽命是關(guān)鍵因素，要求其實(shí)用化壽命超過(guò)10000小時(shí)，存儲(chǔ)壽命超過(guò)五年。目前，綠光穩(wěn)定性和壽命可以達(dá)到實(shí)用化要求，但由于紅光和藍(lán)光的亮度、穩(wěn)定性以及壽命較差，因而有機(jī)電致彩色大型平板顯示器的廣泛應(yīng)用還需一些時(shí)日。為加速OLED實(shí)用化的進(jìn)程，人們正從以下方面努力:①尋找新型優(yōu)質(zhì)材料;②提高器件的亮度、效率、穩(wěn)定性和壽命;③提高發(fā)光對(duì)比度;④增大器件顯示面積。

有機(jī)薄膜電致發(fā)光器件經(jīng)歷幾十年的研究后取得了巨大成就，它在發(fā)光亮度和發(fā)光效率等方面已經(jīng)超過(guò)了無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件。雖然OLED的產(chǎn)業(yè)化還需要一段時(shí)間，但OLED所具備的潛在發(fā)展優(yōu)勢(shì)將會(huì)使其在不久的未來(lái)成為電子顯示市場(chǎng)上一顆璀璨的明星。

有機(jī)薄膜電致發(fā)光顯示技術(shù)的發(fā)展

有機(jī)薄膜電致發(fā)光的研究起始于二十世紀(jì)五、六十年代，它比無(wú)機(jī)電致發(fā)光晚了20年左右。二十世紀(jì)六十年代到八十年代中期，有機(jī)EL徘徊在高電壓、低亮度、低效率的水平上。1963年，Pope研究了蒽單晶片(10-20μm)電致發(fā)光，當(dāng)時(shí)需要在兩端施加400V的電壓才能觀察到蒽的藍(lán)色熒光;之后，Helfrich和 Williams等人繼續(xù)進(jìn)行了研究，使電壓降至100V左右，外量子效率高達(dá)5%;1982年，Vincett用真空蒸鍍法制成了50nm厚的蒽薄膜，30V時(shí)觀察到了藍(lán)色發(fā)光，但由于電子注入效率低和蒽成膜性差，外量子效率只有0.03%左右;1983年，Partridge發(fā)表了聚合物電致發(fā)光的文章，但由于亮度低而未引起廣泛重視。

1987年，美國(guó)Eastman Kodak公司的C.W Tang和VanSlyke對(duì)有機(jī)EL做出了開創(chuàng)性的工作，制備了如圖所示的OLED，引起世界工業(yè)界和科技界的廣泛重視，促進(jìn)了OLED的迅速發(fā)展。

他們制備了雙層電致發(fā)光器件，以芳香二胺為空穴傳輸層，低功函數(shù)的鎂銀合金(原子比為10:1)為陰極，極大地提高了空穴和電子的注入效率;另外采用成膜性好、電子傳輸材料兼熒光材料的8-羥基喹啉鋁(AIQ)作為發(fā)光層。器件在l0v 直流電壓驅(qū)動(dòng)下，發(fā)射出綠色光，其最高亮度可達(dá)l000cd/m2,量子效率為1%. 1988年，日本Adachi等人又提出了夾層式多層結(jié)構(gòu)的OLED模式，極大擴(kuò)展了功能有機(jī)材料的選擇。1990年，英國(guó)劍橋大學(xué)的Burroughs等人用簡(jiǎn)單的旋涂膜法將聚苯撐乙烯(PPV)的預(yù)聚體制成薄膜，在真空干燥下轉(zhuǎn)化成PPV薄膜，成功制備了單層結(jié)構(gòu)聚合物電致發(fā)光器件，開創(chuàng)了聚合物EL研究的熱潮。

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，OLED的研究從單色顯示逐步轉(zhuǎn)向彩色顯示，人們開始尋求研制具有高色純度、高亮度器件的方法，如采用具有窄帶發(fā)射的稀土發(fā)光材料以及有機(jī)微腔結(jié)構(gòu)。1990年，日本Kido小組首次把稀土配合物材料用于電致發(fā)光器件，他們把Tb(acac)3配合物作為發(fā)光層，TPD作為空穴傳輸層，制成了雙層結(jié)構(gòu)OLED,得到純的試離子特征發(fā)射(545nm)，半峰寬僅為l0 nm，但亮度僅為7 cd/m2. 1993年，Takahiro Nakayama等人首次對(duì)電致發(fā)光光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)器件進(jìn)行了研究，得到了窄帶光譜發(fā)射。

OLED 顯示屏的驅(qū)動(dòng)分為有源驅(qū)動(dòng)與無(wú)源驅(qū)動(dòng)。最早出現(xiàn)的是無(wú)源OLED,它采用行列掃描的方式，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的象素發(fā)光顯示。無(wú)源OLED成本較低，工藝也比較簡(jiǎn)單，由于刷新速度等問(wèn)題，只適用于小尺寸顯示屏。1995年，柯達(dá)與三洋公司簽署協(xié)議，利用三洋的低溫多晶硅技術(shù)和柯達(dá)的電致發(fā)光材料制成了有源矩陣OLED。有源顯示類似于TFT LCD，它把OLED發(fā)光材料集成在硅片上，每個(gè)象素由一個(gè)晶體管驅(qū)動(dòng)。為了發(fā)揮OLED響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，目前廠家傾向于采用低溫多晶硅(UPS)技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)。有源OLED適用于大尺寸顯示器和高分辨率微型顯示器。

OLED結(jié)構(gòu)

OLED 的基本結(jié)構(gòu)屬于夾層式結(jié)構(gòu)，即發(fā)光層被兩側(cè)電極像三明治一樣夾在中間，并且至少一側(cè)為透明電極以便獲得面發(fā)光。根據(jù)有機(jī)膜的功能，器件結(jié)構(gòu)可以分為以下幾類：①單層結(jié)構(gòu);②雙層結(jié)構(gòu);③三層結(jié)構(gòu);④多層結(jié)構(gòu)。

單層結(jié)構(gòu) 是在器件的正極和負(fù)極間，制作由一種或數(shù)種物質(zhì)組成的發(fā)光層(EML)，如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)在聚合物EL中較為常見。單層結(jié)構(gòu)器件制備簡(jiǎn)便，但往往由于載流子的傳輸效率較低以及正負(fù)載流子難以平衡，因而發(fā)光效率和亮度較低、穩(wěn)定性較差。

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