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1、有机发光二极管显示技术 OLED 有机发光二极管显示技术 n有机发光二极管显示器(Organic light emitting diode, OLED):电致发光显示器件 本征型电致发光:将ZnS等类型的荧光粉混入纤维素之 类的电介质中,直接或间接地夹在两电极之间,施加电 压后使之发光 电荷注入型电致发光:在外加电场作用下使P-N结产生 电荷注入而发光。 优点: 与LCD相比,OLED具有全固态,主动发光,高亮度, 高对比度,超薄,低成本,低功耗,快速响应,宽视角 ,工作温度范围宽,易于柔性显示等优点 有机发光二极管的结构 铟锡氧化物(ITO),与电力之正极相连,再加上另一个 金属阴极,包成如
2、三明治的结构。 整个结构层中包括了:空穴传输层(HTL)、发光层(EL) 与电子传输层(ETL)。 n属于载流子双注入型发光器件 n发光机理:在外界电压驱动下,由电极注入的电子 和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,后者受到激发,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。 发光过程通常由个阶段完成 n()在外加电场作用下载流子的注入: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 n()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 n()载流子复合:电子和空穴复合产生激子 n()激子迁移:激
3、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 n()电致发光:激发态能量通过辐射跃迁产生光子 有机发光二极管的材料 n阳极材料:性质稳定且透光的ITO透明导电膜。 n阴极部分:为了增加元件的发光效率,Ag、Al 、Ca、In、Li与Mg等金属,复合金属来制作阴 极(例如:Mg-Ag镁银)。 n电子传输层的材料:一般通常采用荧光染料化 合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、 DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。( Alq被广泛用于绿光,Balq和DPVBi则被广泛应 用于蓝光 ) n空穴传输层的材料:一种芳香胺荧光化合物, 如TPD、TDA
4、TA等有机材料。 OLED分类 n根据材料不同OLED可以分为两大类: 聚合物器件(PLED)和小分子器件 n按照驱动方式不同也可分为两种: 有源驱动(AM-OLED)方式和无源驱动方式( PM-OLED) n随着技术的发展,产生了很多新的分类方 法或新型器件:柔韧性OLED、顶部发射OLED、 磷光OLED 、微显示OLED 、白光OLED 、层叠结 构OLED等 有机发光二极管制备工艺 nOLED器件的发光效率和稳定性、器件的成品率乃至器 件的成本等都要受到工艺技术的控制 n有机发光二极管工艺技术的发展对产业化进程尤为重 要 n制备工艺可分为小分子有机发光二极管OLED工艺技术 和聚合物发
5、光二极管PLED工艺技术两大类 n小分子通常用蒸镀方法或干法制备, 一般用溶液方法或湿法制备 小分子的工艺 n制备过程中的关键工艺技术,其中包括 基片的清洗和预处理、阴极隔离柱制备、有机功能薄膜 和金属电极的制备、彩色化技术、封装技术 n与工艺技术密切相关的器件稳定性和寿命的问题 OLED的驱动方式 一、无源驱动(PMOLED)(被动式驱动) 静态驱动电路 动态驱动电路 二、有源驱动(AMOLED)(主动式驱动) 目前很多驱动电路采用正向恒流反向恒压的驱动模式 技术术具有下列优优越的使用特性 自发光器件,高亮度,高发光效率 全固态组件,抗震性好,能适应恶劣环境 可以做得很薄厚度为目前液晶的1/
6、3 高对比度 微秒级反应时间 超广視角 低功率消耗 可使用溫度范围大 可曲挠面板 有机发光二极管缺点 n使用寿命仍不及LCD OLED的寿命约为 10000小時。 nOLED 的各个色彩不 均红绿蓝這三個个 像素都需要不同的驱 动电压,导致色彩平 衡性较差,精细度有 待加強 应用 可以卷起来的显示器 OLED的应用 一、OLED在头戴显示器领域的应用 与LCD和LCOS相比,OLED在头戴显示器的 应用有非常大的优势:清晰鲜亮的全彩显示 、超低的功耗等,是头戴式显示器发展的一 大推动力。 二、OLED在MP3领域的应用 属于新崛起的种类,被誉为“梦幻显示屏”。 未来照明发展OLED (1)19
7、97-2001年,OLED的试验阶段 在这个阶段,OLED开始走出实验室,主要应用在汽 车音响面板,PDA手机上 但产量非常有限,产品规格也很少,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性 质。 2001年全球销售额仅1.5亿美元 OLED的应用大概可以分为三个阶段: n(2)20022005年: 成长阶段 n这个阶段人们将能广泛接触到带有OLED的产 品,包括车载显示器,PDA、手机、DVD、数 码相机、头盔用微显示器和家电产品。产品正 式走入市场,主要是进入传统LCD、VFD等显 示领域 n仍以无源驱动、单色或多色显示、10英寸以下 面办为主,但有源驱动的、全彩色和10英寸
8、以 上面板也开始投入使用。 n(3)2005年以后:OLED的成熟阶段 n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。 n初步估计,除了传统领域外,OLED的各项技术 将在以下4个领域得到巨大发展: n1.3G通信终端 n2.壁挂电视和桌面电脑显示器 n3.军事和特殊应用 n4.柔软显示器 n目前国际上OLED技术发展有以下几个重要趋势 : n(1) 开发新型高效稳定得OLED有机材料,进 一步提高器件性能 n(2)改善生产工艺,提高器件稳定性和成品率, 以保证产品推向市场后的竞争力 n(3)研制彩色显示屏及相
9、关驱动电路 n(4)为了实现大面积显示,研发有源驱动的 OLED显示器 国内研发单位 n清华大学、华南理工、北京大学、吉林大学 、上海大学、香港城市大学,长春光机所、 北京化学所等高校、研究所、以及北京新东 方、上海广电电子、中国普天集团、长春竺 宝科技、杭州东方通信等企业约40多家。 n北京维信诺科技有限公司,清华大学技术入 股,建有中国大陆第一条OLED试生产线 n上海航天欧德(上海大学),与杭州士兰微电 子合作,成功开发出具有自主知识产权的国 内第一款OLED专用驱动IC芯片。 国内第一条OLED生产线 有机发光二极管前沿显示技术 从发光材料和器件结构: n白光OLED n透明OLED
10、n表面发射OLED n多分子发射OLED 白光OLED 从发光光谱: 1) 双色白光器件:互补的蓝色和橙色复合得到 n优点:结构简单,发光光谱稳定,器件寿命长 n缺点:红绿色发光较弱,用于显示器,会带来色域 狭小的问题 2) 三色白光器件 n优点:可以很好解决双色白光器件的问题 n缺点:结构复杂,载流子复合发光区域的控制很难 ,器件发光光谱随电压、时间变化都较大,寿命不 如双色白光器件, 白光研究中的难点。 白光OLED 从结构上看 n单发光层白光器件 n多发光层白光器件 从使用电致发光材料分: n小分子白光器件: 绿色稳定,红,蓝欠稳定 n聚合物白光器件:寿命短 从发光性质分: n荧光器件
11、n磷光器件 透明OLED技术 nOLED的发光材料在可见光区都具有很高的 透过率 采用透明的阴极就可得到透明OLED 可用于镜片,车窗上,通电后发光,不通电透 明 叠层OLED器件和多光子发射OLED E1 E2 E3 E4 绝缘层 E2 E1 E3 E4 绝缘层 表面发射OLED技术 n从与地板相反的方向获取发光,是一项令人 注目的可提高OLED面板亮度的技术。 n必须采用透明导电材料降低阴极的电阻 nHung等发明了一种新的透明阴极结构: Li(0.3nm)/Al(0.2nm)/Ag(20nm)/折射率匹配 层 Li(0.3nm)/Al(0.2nm):能实现良好的电子注 入功能 Ag层:降
12、低电阻的作用 喷墨打印制备OLED n聚合物OLED器件的制备中,聚合物薄膜制备通常 采用旋涂 n旋涂的优点:能实现大面积均匀成膜 n缺点:无法控制成膜区域,只能制备单色器件 对聚合物溶液的利用率很低(只有1%的利用率) 喷墨打印技术: 优点:可以制备彩色器件,对溶液的利用率可提高 98% 缺点:难形成均匀、连续的膜,器件制备成功率很低 ,与旋涂工艺成膜制备的器件相比,驱动电压升高 ,效率降低2倍以上 喷墨打印制备OLED的过程 ITO 透明电极 PI隔离柱 玻璃基片 导电聚合物PEDOT/PASS层 打印头 红光发光层 绿光发光层 蓝光发光层(兼电子传输层) 阴极(Ca/AL) 柔性OLED
13、 nOLED最大的优势在于能够实现柔性显示器件,与塑料 晶体管技术相结合,可以支撑电子报纸,墙纸电视,可 穿戴的显示器等产品塑料即便与玻璃基片相比,有以下 缺点: n(1)平整性比玻璃基片差,基片表面的突起会给膜层 结构带来缺陷,引起器件损坏。 n(2)塑料基片的水、氧透过率远大于玻璃基片,而水 、氧是造成器件老化的主要因素。 n(3)由于塑料基片玻璃化温度低,所以ITO电极要在低 温下制作,制成的ITO导电膜电阻率高、透明度差而且 与基片之间附着能力差,膨胀系数相反,温度升高时容 易剥落,而且电流过大时,器件产生的焦耳热也可能使 ITO剥落。 微显示OLED n集成于硅片上的OLED n体积小,成本低,大视角,高响应速度,低 压驱动