有機薄膜發光顯示器(OLED/PLED)是什么意思

OLED全稱為Organic Light-Emitting Diode，即有機發光二極管顯示器，是指有機半導體材料和發光材料在電流驅動下而達到發光并實現顯示的技術。

OLED相比LCD有許多優勢：超輕、超薄(厚度可低于1mm)、亮度高、可視角度大(可達170度)、由像素本身發光而不需要背光源，功耗低、響應速度快(約為LCD速度的1000倍)清晰度高、發熱量低、抗震性能優異、制造成本低、可彎曲。 OLED比更能夠展示完美的視頻，再加上耗電量小，可作為移動電話、數碼電視等產品的顯示屏，它被業界公認為是最具發展前景的下一代顯示技術。

OLED技術特點和應用

從OLED的結構、制備工藝、驅動電路和發光性能等方面考慮，它具有以下特點。

(1) 超薄膜結構—厚度薄、質量輕，其核心厚度可小于1mm，約為LCD的1/3，質量小于1kg。

(2) 全固態結構，抗震性好，可以適應巨大加速度、振動等惡劣環境。

(3) 主動發光，發光亮度(可超過1.4*105cd/m2)和發光效率高(可高于151m/W )，視角很寬(一般可達到160度)，不會有選擇視角的問題。

(4) 響應速度快，約為數微秒至數十微秒，比LCD快1000倍，可顯示活動圖像。

(5) 低溫特性比LCD好，在零下40℃仍能正常顯示。

(6) 材料消耗少，制備工藝簡單(一般只需要86道工序，而LCD需要200道工序)，成本至少比LCD低20%，易于大規模生產。

(7) 低直流電壓驅動(最低電壓僅為3伏特)、功耗低(2.4英寸多晶硅OLED模塊的功耗為605mW)o

(8) OLED無需背光照明。

(9) 能夠在不同材質的基板上，制作成可以彎曲的柔軟顯示器。

OLED 眾多優點決定了其廣闊的應用前景，它可用于室內和野外照明、背照光源、光電耦合器、光通訊、可折疊的“電子報紙”以及電子設備的數字、圖像處理和移動通訊裝置的顯示等。目前，日本、英國、德國、美國和荷蘭等國家在OLED方面已取得了很大的成就。我國從90年代開始了對有機薄膜電致發光器件的研究。

OLED的劣勢：

目前，OLED基本還處于實驗階段，市場占有率很低，這主要是由于其技術上還存在一些亟待解決的問題。如穩定性差、壽命低、彩色序列組合方面工藝不成熟等。顯示器要想占有一定的市場，穩定性和壽命是關鍵因素，要求其實用化壽命超過10000小時，存儲壽命超過五年。目前，綠光穩定性和壽命可以達到實用化要求，但由于紅光和藍光的亮度、穩定性以及壽命較差，因而有機電致彩色大型平板顯示器的廣泛應用還需一些時日。為加速OLED實用化的進程，人們正從以下方面努力:①尋找新型優質材料;②提高器件的亮度、效率、穩定性和壽命;③提高發光對比度;④增大器件顯示面積。

有機薄膜電致發光器件經歷幾十年的研究后取得了巨大成就，它在發光亮度和發光效率等方面已經超過了無機電致發光器件。雖然OLED的產業化還需要一段時間，但OLED所具備的潛在發展優勢將會使其在不久的未來成為電子顯示市場上一顆璀璨的明星。

有機薄膜電致發光顯示技術的發展

有機薄膜電致發光的研究起始于二十世紀五、六十年代，它比無機電致發光晚了20年左右。二十世紀六十年代到八十年代中期，有機EL徘徊在高電壓、低亮度、低效率的水平上。1963年，Pope研究了蒽單晶片(10-20μm)電致發光，當時需要在兩端施加400V的電壓才能觀察到蒽的藍色熒光;之后，Helfrich和 Williams等人繼續進行了研究，使電壓降至100V左右，外量子效率高達5%;1982年，Vincett用真空蒸鍍法制成了50nm厚的蒽薄膜，30V時觀察到了藍色發光，但由于電子注入效率低和蒽成膜性差，外量子效率只有0.03%左右;1983年，Partridge發表了聚合物電致發光的文章，但由于亮度低而未引起廣泛重視。

1987年，美國Eastman Kodak公司的C.W Tang和VanSlyke對有機EL做出了開創性的工作，制備了如圖所示的OLED，引起世界工業界和科技界的廣泛重視，促進了OLED的迅速發展。

他們制備了雙層電致發光器件，以芳香二胺為空穴傳輸層，低功函數的鎂銀合金(原子比為10:1)為陰極，極大地提高了空穴和電子的注入效率;另外采用成膜性好、電子傳輸材料兼熒光材料的8-羥基喹啉鋁(AIQ)作為發光層。器件在l0v 直流電壓驅動下，發射出綠色光，其最高亮度可達l000cd/m2,量子效率為1%. 1988年，日本Adachi等人又提出了夾層式多層結構的OLED模式，極大擴展了功能有機材料的選擇。1990年，英國劍橋大學的Burroughs等人用簡單的旋涂膜法將聚苯撐乙烯(PPV)的預聚體制成薄膜，在真空干燥下轉化成PPV薄膜，成功制備了單層結構聚合物電致發光器件，開創了聚合物EL研究的熱潮。

為實現產業化，OLED的研究從單色顯示逐步轉向彩色顯示，人們開始尋求研制具有高色純度、高亮度器件的方法，如采用具有窄帶發射的稀土發光材料以及有機微腔結構。1990年，日本Kido小組首次把稀土配合物材料用于電致發光器件，他們把Tb(acac)3配合物作為發光層，TPD作為空穴傳輸層，制成了雙層結構OLED,得到純的試離子特征發射(545nm)，半峰寬僅為l0 nm，但亮度僅為7 cd/m2. 1993年，Takahiro Nakayama等人首次對電致發光光學微腔結構器件進行了研究，得到了窄帶光譜發射。

OLED 顯示屏的驅動分為有源驅動與無源驅動。最早出現的是無源OLED,它采用行列掃描的方式，驅動相應的象素發光顯示。無源OLED成本較低，工藝也比較簡單，由于刷新速度等問題，只適用于小尺寸顯示屏。1995年，柯達與三洋公司簽署協議，利用三洋的低溫多晶硅技術和柯達的電致發光材料制成了有源矩陣OLED。有源顯示類似于TFT LCD，它把OLED發光材料集成在硅片上，每個象素由一個晶體管驅動。為了發揮OLED響應速度快的優勢，目前廠家傾向于采用低溫多晶硅(UPS)技術來驅動。有源OLED適用于大尺寸顯示器和高分辨率微型顯示器。

OLED結構

OLED 的基本結構屬于夾層式結構，即發光層被兩側電極像三明治一樣夾在中間，并且至少一側為透明電極以便獲得面發光。根據有機膜的功能，器件結構可以分為以下幾類：①單層結構;②雙層結構;③三層結構;④多層結構。

單層結構 是在器件的正極和負極間，制作由一種或數種物質組成的發光層(EML)，如圖1所示。這種結構在聚合物EL中較為常見。單層結構器件制備簡便，但往往由于載流子的傳輸效率較低以及正負載流子難以平衡，因而發光效率和亮度較低、穩定性較差。

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