第6章_OLED显示技术(2016.11.17)教程.docx

第6章 OLED显示技术导读学习要点：掌握OLED的基本结构和发光原理，掌握OLED主要关键技术、关键材料与制备工艺，理解和掌握OLED显示技术和彩色化技术，了解OLED主要应用范围与产业化情况。发展历程：OLED（Organic Light-Emitting Diode），有机发光二极管，又称有机电激光显示，产生于20世纪中叶，由美籍华裔邓青云博士在实验室中发现，发展于20世纪90年代后期。OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和基板，当有电流通过时，有机材料发光。OLED发展历经三个阶段：实验阶段（1997年-2001年），OLED走出实验室，少量应用汽车、掌上电脑（PDA），规格少，均为无源驱动单色或区域彩色；成长阶段（2002年-2005年），开始进入主流产品市场，车载显示、PDA、手机、数码相机、家电显示，以无源驱动、单色或多色小尺寸显示为主，有源全彩面板开始投入使用；成熟阶段（2005年-至今），全面进入显示领域，全彩有源OLED大规模应用，智能手机、虚拟现实（VR）、穿戴设备（如智能手表、手环等）、TV、工业、航天领域。应用领域：OLED作为一种耀眼的有机电致发光技术，主要应用于手机显示、平板和电脑显示、电视显示、汽车和航空、可穿戴式电子产品、工业和专业显示器、微型显示器以及照明等其他应用。6.1 OLED基础知识6.1.1 概述近年来，有机发光二极管（OLED）已成为海内外非常热门的新兴平板显示产业，它具有自发光、广视角、响应速度快、对比度高、色域广、能耗低、面板薄、色彩丰富、可实现柔性显示、工作温度范围宽等诸多优异特性，且具有低成本的发展潜力（预计比TFT-LCD便宜约20%），因此被喻为下一代的“明星”平板显示技术。OLED能够满足当今信息化时代对显示设备更高性能和更大信息容量的要求：可用于室内和户外照明；可作为壁纸用于室内装饰；可制成光电耦合器件，用于光通信，作为集成电路上芯片与芯片间的单片光源；可制成可折叠的电子报纸；可用于全彩色超薄大屏电视机，也可用于手机、平板电脑、可穿戴式电子产品等便携设备；OLED的全固态结构适用于航天器的数字图像处理设备的显示，图6-1展示了OLED的一些多样化用途。近年来，OLED平板显示已步入实用化进程。产业化势头异常迅猛。手机电脑 VR虚拟头盔OLED电视智能手环照明图6-1 OLED的多样化用途6.1.2 OLED基本结构和工作原理OLED的基本结构是在铟锡氧化物（ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极，构成如三明治的结构，OLED的基本结构如图6-2所示，主要包括：基板（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”）。　　　空穴传输层——该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。发光层——该层由有机材料分子（不同于导电层）构成，发光过程在这一层进行。电子传输层——该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阴极而来的“电子”。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。图6-2 OLED结构示意图OLED是双注入型发光器件，在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在发光层中复合形成处于束缚能级的电子空穴对即激子，激子辐射退激发发出光子，产生可见光。为增强电子和空穴的注入和传输能力，通常在ITO与发光层之间增加一层空穴传输层，在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层，从而提高发光性能。其中，空穴由阳极注入，电子由阴极注入。空穴在有机材料的最高占据分子轨道（HOMO）上跳跃传输，电子在有机材料的最低未占据分子轨道（LUMO）上跳跃传输。OLED的发光过程通常有以下5个基本阶段，OLED发光原理如图6-3所示。载流子注入。在外加电场作用下，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层注入。载流子传输。注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移。载流子复合。电子和空穴注入到发光层后，由于库伦力的作用束缚在一起形成电子空穴对，即激子。激子迁移。由于电子和空穴传输的不平衡，激子的主要形成区域通常不会覆盖整个发光层，因而会由于浓度梯度产生扩散迁移。激子辐射退激发出光子。激子辐射跃迁，发出光子，释放能量。OLED发光的颜色取决于发光层有机分子的类型，在同一片OLED上放置几种有机薄膜，就构成彩色显示器。光的亮度或强度取决于发光材料的性能以及施加电流的大小，对同一OLED，电流越大，光的亮度就越高。目前OLED的发光亮度已超过100000 cd/m2。图6-3 OLED发光原理示意图6.1.3