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OLED技术及发光过程分析

来源: 发布日期:2018-11-30
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在本文中,您将了解到OLED技术的工作原理,OLED有哪些类型,OLED同其他发光技术相比的优势与不足,以及OLED需要克服的一些问题。 类似于LED,OLED是一种固态半导体设备,其厚度为100-500纳米,比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成;依照最新的…
OLED技术及发光过程分析

  在本文中,您将了解到OLED技术的工作原理,OLED有哪些类型,OLED同其他发光技术相比的优势与不足,以及OLED需要克服的一些问题。

  类似于LED,OLED是一种固态半导体设备,其厚度为100-500纳米,比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成;依照最新的OLED设计,第三层可协助电子从阴极转移到发射层。本文主要涉及的是双层设计模型。

  一、OLED的结构

  OLED由以下各部分组成:

  


  OLED的结构

  基层(透明塑料,玻璃,金属箔)——基层用来支撑整个OLED。

  阳极(透明)——阳极在电流流过设备时消除电子(增加电子“空穴”)。

  有机层——有机层由有机物分子或有机聚合物构成。

  导电层——该层由有机塑料分子构成,这些分子传输由阳极而来的“空穴”。可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。

  发射层——该层由有机塑料分子(不同于导电层)构成,这些分子传输从阴极而来的电子;发光过程在这一层进行。可采用聚芴作为发射层聚合物。

  阴极(可以是透明的,也可以不透明,视OLED类型而定)——当设备内有电流流通时,阴极会将电子注入电路。

  二、OLED的制造

  OLED生产过程中最重要的一环是将有机层敷涂到基层上。完成这一工作,有三种方法:

  1、真空沉积或真空热蒸发(VTE)

  位于真空腔体内的有机物分子会被轻微加热(蒸发),然后这些分子以薄膜的形式凝聚在温度较低的基层上。这一方法成本很高,但效率较低。

  2、有机气相沉积(OVPD)

  在一个低压热壁反应腔内,载气将蒸发的有机物分子运送到低温基层上,然后有机物分子会凝聚成薄膜状。使用载气能提高效率,并降低OLED的造价。

  3、喷墨打印

  利用喷墨技术可将OLED喷洒到基层上,就像打印时墨水被喷洒到纸张上那样。喷墨技术大大降低了OLED的生产成本,还能将OLED从盈利分类来看,受益去年下半年照明市场的需求走强,下游照明、应用等相关企业已基本全面盈利,打印到表面积非常大的薄膜上,用以生产大型显示器,例如80英寸大屏幕电视或电子看板。

  

  OLED制造

  三、OLED的发光过程

  OLED发光的方式类似于LED,需经历一个称为电磷光的过程。

  

OLED的发光过程

具体过程如下:

  1、OLED设备的电池或电源会在OLED两端施加一个电压。

  2、电流从阴极流向阳极,并经过有机层(电流指电子的流动)。

  3、阴极向有机分子发射层输出电子。

  4、阳极吸收从有机分子传导层传来的电子。(这可以视为阳极向传导层输出空穴,两者效果相等。

  5、 在发射层和传导层的交界处,电子会与空穴结合。

  6、电子遇到空穴时,会填充空穴(它会落入缺失电子的原子中的某个能级)。

  7、这一过程发生时,电子会以光子的形式释放能量。

  8、OLED发光。

  9、光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片OLED上放置几种有机薄膜,这样就能构成彩色显示器。

  10、光的亮度或强度取决于施加电流的大小。电流越大,光的亮度就越高。

  四、OLED的分类

  以下是几种OLED:被动矩阵OLED、 主动矩阵OLED、透明OLED、顶部发光OLED、可折叠OLED、白光OLED等。

  每使用的正确方法一、买回灯具后,先不要忙着安装,应仔细阅读安装说明,再按照安装说明按照好灯具,否则有可能发生危险。一种OLED都有其独特的用途。接下来,我们会逐一讨论这几种OLED。首先是被动矩阵和主动矩阵OLED。

  被动矩阵OLED(PMOLED)

  

  被动矩阵OLED结构

  PMOLED具有阴极带、有机层以及阳极带。阳极带与阴极带相互垂直。阴极与阳极的交叉点形成像素,也就是发光的部位。外部电路向选取的阴极带与阳极带施加电流,从而决定哪些像素发光,哪些不发光。此外,每个像素的亮度与施加电流的大小成正比。

  PMOLED易于制造,但其耗电量大于其他类型的OLED,这主要是因为它需要外部电路的缘故。 PMOLED用来显示文本和图标时效率最高,适于制作小屏幕(对角线2-3英寸),例如人们在移动电话、掌上型电脑 以及MP3播放器上经常能见到的那种。即便存在一个外部电路,被动矩阵OLED的耗电量还是要小于这些设备当前采用的LCD。

  主动矩阵OLED(AMOLED)

  

  主动矩阵OLED结构

  AMOLED具有完整的阴极层、有机分子层以及阳极层,但阳极层覆盖着一个薄膜晶体管(TFT)阵列,形成一个矩阵。TFT阵列本身就是一个电路,能决定哪些像素发光,进而决定图像的构成。

  AMOLED的耗电量低于PMOLED,这是因为TFT阵列所需电量要少于外部电路,因而AMOLED适合用于大型显示屏。AMOLED还具有更高的刷新率,适于显示视频。AMOLED的最佳用途是电脑显示器、大屏幕电视以及电子告示牌或看板。

  透明OLED

  

  透明OLED结构

  透明OLED只具有透明的组件(基层、阳极、阴极),并且在不发光时的透明度最高可达基层透明度的85%。当透明OLED显示器通电时,光线可以双向通过。透明OLED显示器既可采用被动矩阵,也可采用主动矩阵。这项技术可以用来制作多在飞机上使用的平视显示器。

  顶部发光OLED

  顶部发光OLED具有不透明或反射性的基层。它们最适于采用主动矩阵设计。生产商可以利用顶部发光OLED显示器制作智能卡。

 顶部发光OLED结构

  

  可折叠OLED

  可折叠OLED的基层由柔韧性很好的金属箔或塑料制成。可折叠OLED重量很轻,非常耐用。它们可用于诸如移动电话和掌上型电脑等设备,能够有效降低设备破损率,而设备破损是退货和维修的一大诱因。将来,可折叠OLED有可能会被缝合到纤维中,制成一种很“智能”的衣服,举例来说,未来的野外生存服可将电脑芯片、移动电话、GPS接收器和OLED显示器通通集成起来,缝合在衣物里面。

  白光OLED

  白光OLED所发白光的亮度、均衡度和能效都要高于日光灯发出的白光。白光OLED同时具备白炽灯照明的真彩特性。我们可以将OLED制成大面积薄片状,因此OLED可以取代目前家庭和建筑物使用的日光灯。将来,使用OLED有望降低照明所需的能耗。

  五、OLED技术优势

  目前,LCD是小型设备显示器的首选,而大屏幕电视采用LCD的情况也很普遍。常规LED可以用来构成电子表和其他电子设备上的数字。OLED则具备很多LCD与LED所不具备的优势:

  相较于LED或LCD的晶体层,OLED的有机塑料层更薄、更轻而且更富于柔韧性。

  OLED的发光层比较轻,因如今的商场散布状况是大品牌占有着一线商场,并将触手延伸至二三线商场,而小品牌则只能在缝隙中求生计,此它的基层可使用富于柔韧性的材料,而不会使用刚性材料。OLED基层为塑料材质,而LED和LCD则使用玻璃基层。

  OLED比LED更亮。OLED有机层要比LED中与之对应的无机晶体层薄很多,因而OLED的导电层和发射层可以采用多层结构。此外,LED和LCD需要用玻璃作为支撑物,而玻璃会吸收一部分光线。OLED则无需使用玻璃。

  OLED并不需要采用LCD中的逆光系统,LCD工作时会选择性地阻挡某些逆光区域,从而让图像显现出来,而OLED则是靠自身发光。因为OLED不需逆光系统,所以它们的耗电量小于LCD(LCD所耗电量中的大部分用于逆光系统)。这一点对于靠电池供电的设备(例如移动电话)来说,尤其重要。

  OLED制造起来更加容易,还可制成较大的尺寸。OLED为塑胶材质,因此可以将其制作成大面积薄片状。而想要使用如此之多的晶体并把它们铺平,则要困难得多。

  OLED的视野范围很广,可达170度左右。而LCD工作时要阻挡光线,因而在某些角度上存在天然的观测障碍。OLED自身能够发光,所以视域范围也要宽很多。

  六、OLED的问题

  OLED似乎是一项完美无缺的技术,适合各类的显示器,但它也存在一些问题:

  寿命:尽管红色和绿色的OLED薄膜寿命较长(10000-40000小时),但根据目前的技术水准,蓝色有机物的寿命要短的多(仅有约1000小时)。

  制造:OLED的造价目前还比较高。

  水:OLED如果遇水,很容易就会损毁。

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