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OLED

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OLED概述
有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED),又称为有机电激光显示、有机发光半导体(OrganicElectroluminesence Display,OLED),是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。
一般而言,OLED可按发光材料分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称为PLED)。
OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件,它很容易制作,而且只需要低的驱动电压,这些主要的特征使得OLED在满足平面显示器的应用上显得非常突出。OLED显示屏比LCD更轻薄、亮度高、功耗低、响应快、清晰度高、柔性好、发光效率高,能满足消费者对显示技术的新需求。全球越来越多的显示器厂家纷纷投入研发,大大的推动了OLED的产业化进程。
OLED分类
1.从器件结构上进行分类
OLED,是一种有机电致发光器件,由比较特殊的有机材料构成的,按照其结构的不同可以将其划分为四种类型,即单层器件、双层器件、三层器件以及多层器件。
(1)单层器件
单层器件也就是在器件的正、负极之间接入一层可以发光的有机层,其结构为衬底/ITO/发光层/阴极。在这种结构中由于电子、空穴注入、传输不平衡,导致器件效率、亮度都较低,器件稳定性差。
(2)双层器件
双层器件是在单层器件的基础上,在发光层两侧加入空穴传输层(HTL)或电子传输层(ETL),克服了单层器件载流子注入不平衡的问题,改善了器件的电压-电流特性,提高了器件的发光效率。
(3)三层器件
三层器件结构是应用最广泛的一种结构,其结构为衬底/ITO/HTL/发光层/ETL/阴极。这种结构的优点是使激子被局限在发光层中,进而提高器件的效率。
(4)多层结构
多层结构的性能是比较好的一种结构,其能够很好的发挥各个层面的作用。发光层也可以由多层结构组成,由于各发机层之间相互独立,可以分别优化。因此,这种结构能充分发挥各有机层的作用,极大地提高了器件设计的灵活性。
2.从驱动方式上进行分类
OLED按照驱动方式来划分,一般分为两种,一种是主动式,一种是被动式。主动式的一般为有源驱动,被动式的为无源驱动。在实际的应用过程中,有源驱动主要是用于高分辨率的产品,而无源驱动主要应用在显示器尺寸比较小的显示器中。
3.从材料上进行分类
构成OLED的材料主要是有机物,可根据有机物的种类划分,一种为小分子,另一种是高分子。这两种器件的主要差别在制作工艺上,小分子器件主要采用的是真空热蒸发工艺,高分子器件采用的是旋转涂覆或者是喷涂印刷工艺。
OLED的结构
OLED器件由基板、阴极、阳极、空穴注入层(HIL)、电子注入层(EIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)、电子阻挡层(EBL)、空穴阻挡层(HBL)、发光层(EML)等部分构成。其中,基板是整个器件的基础,所有功能层都需要蒸镀到器件的基板上;通常采用玻璃作为器件的基板,但是如果需要制作可弯曲的柔性OLED器件,则需要使用其它材料如塑料等作为器件的基板。阳极与器件外加驱动电压的正极相连,阳极中的空穴会在外加驱动电压的驱动下向器件中的发光层移动,阳极需要在器件工作时具有一定的透光性,使得器件内部发出的光能够被外界观察到;阳极最常使用的材料是ITO。空穴注入层能够对器件的阳极进行修饰,并可以使来自阳极的空穴顺利的注入到空穴传输层;空穴传输层负责将空穴运输到发光层;电子阻挡层会把来自阴极的电子阻挡在器件的发光层界面处,增大器件发光层界面处电子的浓度;发光层为器件电子和空穴再结合形成激子然后激子退激发光的地方;空穴阻挡层会将来自阳极的空穴阻挡在器件发光层的界面处,进而提高器件发光层界面处电子和空穴再结合的概率,增大器件的发光效率;电子传输层负责将来自阴极的电子传输到器件的发光层中;电子注入层起对阴极修饰及将电子传输到电子传输层的作用;阴极中的电子会在器件外加驱动电压的驱动下向器件的发光层移动,然后在发光层与来自阳极的空穴进行再结合。
OLED发光原理
OLED器件的发光过程可分为:电子和空穴的注入、电子和空穴的传输、电子和空穴的再结合、激子的退激发光。
具体为:
(1)电子和空穴的注入。处于阴极中的电子和阳极中的空穴在外加驱动电压的驱动下会向器件的发光层移动,在向器件发光层移动的过程中,若器件包含有电子注入层和空穴注入层,则电子和空穴首先需要克服阴极与电子注入层及阳极与空穴注入层之间的能级势垒,然后经由电子注入层和空穴注入层向器件的电子传输层和空穴传输层移动;电子注入层和空穴注入层可增大器件的效率和寿命。关于OLED器件电子注入的机制还在不断的研究当中,目前最常被使用的机制是穿隧效应和界面偶极机制。
(2)电子和空穴的传输。在外加驱动电压的驱动下,来自阴极的电子和阳极的空穴会分别移动到器件的电子传输层和空穴传输层,电子传输层和空穴传输层会分别将电子和空穴移动到器件发光层的界面处;与此同时,电子传输层和空穴传输层分别会将来自阳极的空穴和来自阴极的电子阻挡在器件发光层的界面处,使得器件发光层界面处的电子和空穴得以累积。
(3)电子和空穴的再结合。当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时,电子和空穴会进行再结合并在发光层产生激子。
(4)激子的退激发光。在发光层处产生的激子会使得器件发光层中的有机分子被活化,进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激发态,由于处于激发态的电子极其不稳定,其会向基态跃迁,在跃迁的过程中会有能量以光的形式被释放出来,进而实现了器件的发光。
OLED的优势
1.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。
2.OLED的发光层比较轻,因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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
PMOLED与AMOLED
OLED显示技术依驱动方式分为被动式(无源驱动passive matrix,即PM-OLED)与主动式(有源驱动active matrix,即AM—OLED)两类。被动式适合用在小尺寸的面版,因为其瞬间亮度与阴极扫瞄列数成正比,所以需要在高脉冲电流下操作,会使像素的寿命缩短。且因为扫瞄的关系也使其分辨率受限制,但成本低廉、制程简单是其一大优点。
主动式恰与被动式特性相反,虽然成本较昂贵、制程较复杂(仍比TFT-LCD容易),但每一个像素皆可连续与独立驱动,并可记忆驱动信号,不需在高脉冲电流下操作,效率较高,寿命也可延长,适用于大尺寸、高分辨率之高信息容量的全彩化OLED显示产品。
Super AMOLED
全称为“Super Active Matrix/Organic Light Emitting Diode”,是三星公司研发的一款超炫屏,相比传统AMOLED炫屏而言,摒弃了之前触控感应层+显示层的架构设计,操控更为灵敏。此外,取消玻璃覆盖层还带来了更佳的阳光下显示效果。同时,Super AMOLED还搭载了 mDNIe(移动数字自然图像引擎)技术能从任意角度观看并做出快速的反应。
Dynamic AMOLED
三星公司研发的显示技术,在Galaxy S10系列首次应用。通过改变OLED中的有机材料,Dynamic AMOLED屏幕的DCI-P3色域达100%。支持HDR 10+色调映射。拥有Comfort Display技术,有效减少了蓝光的产生。


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显示器    

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yccnankai    刘萌萌    lantu    


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