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有机发光二极管是什么?

发布时间:2012-12-06

有机发光二极管

有机发光二极管Organic Light-Emitting Diode,简称OLED)与 TFT-LCD“薄膜晶体管液晶显示器”(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)是不同类型的产品。部分国外又称 OELD 为有机电激发光显示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。

有机发光二极管OLED:有机发光二极管(OLED)是一种薄膜多层器件,由碳分子或聚合物组成。它们的构成是:1)金属箔、薄膜或平板(刚性或弹性)平台;2)电极层;3)活性物质层;4)反电极层;5)保护层。至少一个电极必须是透明的。OLED具有自发光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率、全彩化、制程简单等优点,OLED显示器的种类可分单色、多彩及全彩等种类,而其中以全彩制作技术最为困难,OLED显示器依驱动方式的不同又可分为被动式(Passive MatrixPMOLED)与主动式(active matrixAMOLED)。

有机发光二极管可简单分为OLEDorganic light-emitting diodes)和聚合物发光二极管(polymer light-emitting diodes, PLED)两种类型,目前均已开发出成熟产品。PLED主要优势相对于OLED是其柔性大面积显示。但由于产品寿命问题,目前市面上的产品仍以OLED为主要应用。

结构

OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO),与电力之正极相连,再加上另一个金属阴极,包成如三明治的结构。整个结构层中包括了:电洞传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时,正极电洞与阴极电子便会在发光层中结合,产生光子,依其材料特性不同,产生红、绿和蓝 RGB 三原色,构成基本色彩。OLED的特性是自发光,不像 TFT LCD 需要背光,因此可视度和亮度均高,且无视角问题,其次是驱动电压低且省电效率高,加上反应快、重量轻、厚度薄,构造简单,成本低等,被视为 21世纪最具前途的产品之一。
有机发光二极管

OLED的驱动方式

不过,OLED 也与 LCD 一样其驱动方式也分为主动和被动式两种。被动式下依照定位发光点亮,类似邮差寄信,主动式则和 TFT LCD 相同在每一个 OLED 单元背增加一个薄膜晶体管,发光单元依照晶体管接到的指令点亮。简言之,主动/被动矩阵分法,主要指的是在显示器内打开或关闭像素的电子开关型式。

典型的OLED由阴极、电子传输层、发光层、电洞输运层和阳极组成。电子从阴极注入到电子输运层,同样,电洞由阳极注入进空穴输运层,它们在发光层重新结合而发出光子。与无机半导体不同,有机半导体(小分子和聚合物)没有能带,因此电荷载流子输运没有广延态。受激分子的能态是不连续的,电荷主要通过载流子在分子间的跃迁来输运。因此,在有机半导体中,载流子的移动能力比在硅、砷化镓、甚至无定型硅的无机半导体中要低几个数量级。 在实际的OLED中,有机半导体典型的载流子移动能力为10-3~10-6cm2/VS。因为它太小,OLED器件就需要较高的工作电压。如一个发光强度为1000cd/m2OLED,其工作电压约为7~8V。因为同样的原因,OLED受空间电荷限制,其注入的电流密度较高。

通过一厚度为d的薄膜的电流密度由下式定义:

 有机发光二极管

在一般的OLED中,全部有机膜的厚度约为1000 。实际上,OLED的发光功率与电流有JVm的关系,其中m 2BurrowsForrest制得的TPD/Alq器件的m高达9,他们认为,m值大是因为“阱”(或称极化子)的缘故。最近,他们又证实m具有很强的温度依赖性,并且电荷是通过“阱”来输运的。 在发光层中,掺杂客体萤光染料能极大地提高OLED的性能和特性。例如,只要掺杂1%的红色萤光染料DCMAlqOLED的最大发射峰即可从520nm迁移到600nm;掺杂少量的MQA(一种绿色染料)将使OLED的效率提高2~3倍,在同样的亮度下工作寿命可提高10倍。

有机发光二极管所用的物料是有机分子或高分子材料。将来可望应用于制造平价可弯曲显示幕、照明设备、发光衣或装饰墙壁。2004年开始, OLED 已广泛应用于随身MP3播放器。

 

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