OLED技術(shù)的工作原理和分類及發(fā)光過(guò)程分析

　　在本文中，您將了解到OLED技術(shù)的工作原理，OLED有哪些類型，OLED同其他發(fā)光技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)與不足，以及OLED需要克服的一些問(wèn)題。

　　類似于LED，OLED是一種固態(tài)半導(dǎo)體設(shè)備，其厚度為100-500納米，比頭發(fā)絲還要細(xì)200倍。OLED由兩層或三層有機(jī)材料構(gòu)成;依照最新的OLED設(shè)計(jì)，第三層可協(xié)助電子從陰極轉(zhuǎn)移到發(fā)射層。本文主要涉及的是雙層設(shè)計(jì)模型。

　　一、OLED的結(jié)構(gòu)

　　OLED由以下各部分組成：

　　OLED的結(jié)構(gòu)

　　基層(透明塑料，玻璃，金屬箔)——基層用來(lái)支撐整個(gè)OLED。

　　陽(yáng)極(透明)——陽(yáng)極在電流流過(guò)設(shè)備時(shí)消除電子(增加電子“空穴”)。

　　有機(jī)層——有機(jī)層由有機(jī)物分子或有機(jī)聚合物構(gòu)成。

　　導(dǎo)電層——該層由有機(jī)塑料分子構(gòu)成，這些分子傳輸由陽(yáng)極而來(lái)的“空穴”。可采用聚苯胺作為OLED的導(dǎo)電聚合物。

　　發(fā)射層——該層由有機(jī)塑料分子(不同于導(dǎo)電層)構(gòu)成，這些分子傳輸從陰極而來(lái)的電子;發(fā)光過(guò)程在這一層進(jìn)行。可采用聚芴作為發(fā)射層聚合物。

　　陰極(可以是透明的，也可以不透明，視OLED類型而定)——當(dāng)設(shè)備內(nèi)有電流流通時(shí)，陰極會(huì)將電子注入電路。

　　二、OLED的制造

　　OLED生產(chǎn)過(guò)程中最重要的一環(huán)是將有機(jī)層敷涂到基層上。完成這一工作，有三種方法：

　　1、真空沉積或真空熱蒸發(fā)(VTE)

　　位于真空腔體內(nèi)的有機(jī)物分子會(huì)被輕微加熱(蒸發(fā))，然后這些分子以薄膜的形式凝聚在溫度較低的基層上。這一方法成本很高，但效率較低。

　　2、有機(jī)氣相沉積(OVPD)

　　在一個(gè)低壓熱壁反應(yīng)腔內(nèi)，載氣將蒸發(fā)的有機(jī)物分子運(yùn)送到低溫基層上，然后有機(jī)物分子會(huì)凝聚成薄膜狀。使用載氣能提高效率，并降低OLED的造價(jià)。

　　3、噴墨打印

　　利用噴墨技術(shù)可將OLED噴灑到基層上，就像打印時(shí)墨水被噴灑到紙張上那樣。噴墨技術(shù)大大降低了OLED的生產(chǎn)成本，還能將OLED打印到表面積非常大的薄膜上，用以生產(chǎn)大型顯示器，例如80英寸大屏幕電視或電子看板。

　　OLED制造

　　三、OLED的發(fā)光過(guò)程

　　OLED發(fā)光的方式類似于LED，需經(jīng)歷一個(gè)稱為電磷光的過(guò)程。

　　OLED的發(fā)光過(guò)程

　　具體過(guò)程如下：

　　1、OLED設(shè)備的電池或電源會(huì)在OLED兩端施加一個(gè)電壓。

　　2、電流從陰極流向陽(yáng)極，并經(jīng)過(guò)有機(jī)層(電流指電子的流動(dòng))。

　　3、陰極向有機(jī)分子發(fā)射層輸出電子。

　　4、陽(yáng)極吸收從有機(jī)分子傳導(dǎo)層傳來(lái)的電子。(這可以視為陽(yáng)極向傳導(dǎo)層輸出空穴，兩者效果相等。

　　5、 在發(fā)射層和傳導(dǎo)層的交界處，電子會(huì)與空穴結(jié)合。

　　6、電子遇到空穴時(shí)，會(huì)填充空穴(它會(huì)落入缺失電子的原子中的某個(gè)能級(jí))。

　　7、這一過(guò)程發(fā)生時(shí)，電子會(huì)以光子的形式釋放能量。

　　8、OLED發(fā)光。

　　9、光的顏色取決于發(fā)射層有機(jī)物分子的類型。生產(chǎn)商會(huì)在同一片OLED上放置幾種有機(jī)薄膜，這樣就能構(gòu)成彩色顯示器。

　　10、光的亮度或強(qiáng)度取決于施加電流的大小。電流越大，光的亮度就越高。

　　四、OLED的分類

　　以下是幾種OLED：被動(dòng)矩陣OLED、 主動(dòng)矩陣OLED、透明OLED、頂部發(fā)光OLED、可折疊OLED、白光OLED等。

　　每一種OLED都有其獨(dú)特的用途。接下來(lái)，我們會(huì)逐一討論這幾種OLED。首先是被動(dòng)矩陣和主動(dòng)矩陣OLED。

　　被動(dòng)矩陣OLED(PMOLED)

　　被動(dòng)矩陣OLED結(jié)構(gòu)

　　PMOLED具有陰極帶、有機(jī)層以及陽(yáng)極帶。陽(yáng)極帶與陰極帶相互垂直。陰極與陽(yáng)極的交叉點(diǎn)形成像素，也就是發(fā)光的部位。外部電路向選取的陰極帶與陽(yáng)極帶施加電流，從而決定哪些像素發(fā)光，哪些不發(fā)光。此外，每個(gè)像素的亮度與施加電流的大小成正比。

　　PMOLED易于制造，但其耗電量大于其他類型的OLED，這主要是因?yàn)樗枰獠侩娐返木壒省?PMOLED用來(lái)顯示文本和圖標(biāo)時(shí)效率最高，適于制作小屏幕(對(duì)角線2-3英寸)，例如人們?cè)谝苿?dòng)電話、掌上型電腦 以及MP3播放器上經(jīng)常能見到的那種。即便存在一個(gè)外部電路，被動(dòng)矩陣OLED的耗電量還是要小于這些設(shè)備當(dāng)前采用的LCD。

　　主動(dòng)矩陣OLED(AMOLED)

　　主動(dòng)矩陣OLED結(jié)構(gòu)

　　AMOLED具有完整的陰極層、有機(jī)分子層以及陽(yáng)極層，但陽(yáng)極層覆蓋著一個(gè)薄膜晶體管(TFT)陣列，形成一個(gè)矩陣。TFT陣列本身就是一個(gè)電路，能決定哪些像素發(fā)光，進(jìn)而決定圖像的構(gòu)成。

　　AMOLED的耗電量低于PMOLED，這是因?yàn)門FT陣列所需電量要少于外部電路，因而AMOLED適合用于大型顯示屏。AMOLED還具有更高的刷新率，適于顯示視頻。AMOLED的最佳用途是電腦顯示器、大屏幕電視以及電子告示牌或看板。

　　透明OLED

　　透明OLED結(jié)構(gòu)

　　透明OLED只具有透明的組件(基層、陽(yáng)極、陰極)，并且在不發(fā)光時(shí)的透明度最高可達(dá)基層透明度的85%。當(dāng)透明OLED顯示器通電時(shí)，光線可以雙向通過(guò)。透明OLED顯示器既可采用被動(dòng)矩陣，也可采用主動(dòng)矩陣。這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)制作多在飛機(jī)上使用的平視顯示器。

　　頂部發(fā)光OLED

　　頂部發(fā)光OLED具有不透明或反射性的基層。它們最適于采用主動(dòng)矩陣設(shè)計(jì)。生產(chǎn)商可以利用頂部發(fā)光OLED顯示器制作智能卡。

　　頂部發(fā)光OLED結(jié)構(gòu)

　　可折疊OLED

　　可折疊OLED的基層由柔韌性很好的金屬箔或塑料制成。可折疊OLED重量很輕，非常耐用。它們可用于諸如移動(dòng)電話和掌上型電腦等設(shè)備，能夠有效降低設(shè)備破損率，而設(shè)備破損是退貨和維修的一大誘因。將來(lái)，可折疊OLED有可能會(huì)被縫合到纖維中，制成一種很“智能”的衣服，舉例來(lái)說(shuō)，未來(lái)的野外生存服可將電腦芯片、移動(dòng)電話、GPS接收器和OLED顯示器通通集成起來(lái)，縫合在衣物里面。

　　白光OLED

　　白光OLED所發(fā)白光的亮度、均衡度和能效都要高于日光燈發(fā)出的白光。白光OLED同時(shí)具備白熾燈照明的真彩特性。我們可以將OLED制成大面積薄片狀，因此OLED可以取代目前家庭和建筑物使用的日光燈。將來(lái)，使用OLED有望降低照明所需的能耗。

　　五、OLED技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　目前，LCD是小型設(shè)備顯示器的首選，而大屏幕電視采用LCD的情況也很普遍。常規(guī)LED可以用來(lái)構(gòu)成電子表和其他電子設(shè)備上的數(shù)字。OLED則具備很多LCD與LED所不具備的優(yōu)勢(shì)：

　　相較于LED或LCD的晶體層，OLED的有機(jī)塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性。

　　OLED的發(fā)光層比較輕，因此它的基層可使用富于柔韌性的材料，而不會(huì)使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì)，而LED和LCD則使用玻璃基層。

　　OLED比LED更亮。OLED有機(jī)層要比LED中與之對(duì)應(yīng)的無(wú)機(jī)晶體層薄很多，因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu)。此外，LED和LCD需要用玻璃作為支撐物，而玻璃會(huì)吸收一部分光線。OLED則無(wú)需使用玻璃。

　　OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng)，LCD工作時(shí)會(huì)選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域，從而讓圖像顯現(xiàn)出來(lái)，而OLED則是靠自身發(fā)光。因?yàn)镺LED不需逆光系統(tǒng)，所以它們的耗電量小于LCD(LCD所耗電量中的大部分用于逆光系統(tǒng))。這一點(diǎn)對(duì)于靠電池供電的設(shè)備(例如移動(dòng)電話)來(lái)說(shuō)，尤其重要。

　　OLED制造起來(lái)更加容易，還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質(zhì)，因此可以將其制作成大面積薄片狀。而想要使用如此之多的晶體并把它們鋪平，則要困難得多。

　　OLED的視野范圍很廣，可達(dá)170度左右。而LCD工作時(shí)要阻擋光線，因而在某些角度上存在天然的觀測(cè)障礙。OLED自身能夠發(fā)光，所以視域范圍也要寬很多。

　　六、OLED的問(wèn)題

　　OLED似乎是一項(xiàng)完美無(wú)缺的技術(shù)，適合各類的顯示器，但它也存在一些問(wèn)題：

　　壽命：盡管紅色和綠色的OLED薄膜壽命較長(zhǎng)(10000-40000小時(shí))，但根據(jù)目前的技術(shù)水準(zhǔn)，藍(lán)色有機(jī)物的壽命要短的多(僅有約1000小時(shí))。

　　制造：OLED的造價(jià)目前還比較高。

　　水：OLED如果遇水，很容易就會(huì)損毀。