隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子顯示技術(shù)也在不斷地更新?lián)Q代。
zZw@c? 從傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)發(fā)展到了先進(jìn)的液晶屏(LCD)。現(xiàn)正在向第3代顯示技術(shù)過(guò)渡。作為第3代顯示技術(shù)候選的有等離子體放電顯示屏(PDP)、有機(jī)電致發(fā)光屏(OLED)、發(fā)光二極管(LED)、電場(chǎng)激發(fā)發(fā)光(FED)等。現(xiàn)在在研究開(kāi)發(fā)方面競(jìng)爭(zhēng)得最激烈的是PDP、OLED、LCD。它們各有所長(zhǎng),但追求的最終目標(biāo)都是一樣的,即要求達(dá)到質(zhì)輕、體薄、高亮度、快速響應(yīng)、高清析度、低電壓、高效率、長(zhǎng)壽命、低成本。本文就當(dāng)前公認(rèn)為最理想的顯示技術(shù),即OLED做簡(jiǎn)單介紹。
gtl;P_ AzW%+ LUD OLED的基本原理及器件結(jié)構(gòu)
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uIr/ 當(dāng)在由某些特殊的強(qiáng)螢光性有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的薄膜兩表面上鍍上適當(dāng)?shù)碾姌O并加上電壓時(shí),該薄膜就會(huì)發(fā)出光來(lái)。此過(guò)程被稱為有機(jī)電致發(fā)光(Organic Electroluminescence,簡(jiǎn)稱EL),由于其發(fā)光原理又十分接近無(wú)機(jī)發(fā)光二極管,所以又稱為OLED(Organic Light Emitting Diode),是一個(gè)電變光的過(guò)程。
se"um5N- %!#rrt,F 早在上一世紀(jì)三十年代科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了此現(xiàn)象。但由于后來(lái)在材料和器件技術(shù)方面的進(jìn)步較慢,沒(méi)有受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界太大的重視。圖1是OLED器件的基本結(jié)構(gòu)示意圖,它包括基板、透明電極(陽(yáng)極)、有機(jī)層、金屬電極(陰極)4大部分。其中有機(jī)層根據(jù)不同情況下的需要,可以是單層,也可以是多層,但總層數(shù)一般不會(huì)超過(guò)5層,總厚度也不會(huì)超過(guò)幾百納米,一般是2-3層,100納米左右。
X$ejy/+. .M`LUb"! OLED發(fā)光大致包括以下5個(gè)基本物理過(guò)程:1.正負(fù)電荷分別從陽(yáng)極和陰極注入有機(jī)層。2.在電場(chǎng)的作用下正負(fù)電荷在有機(jī)層內(nèi)分別朝著對(duì)方電極方向移動(dòng)。3.正負(fù)電荷在有機(jī)層內(nèi)特定位置再結(jié)合并釋放出能量。4.特定的有機(jī)分子獲得該能量后自己受激發(fā)或?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)移給其它分子,使其受激發(fā)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。5.處于激發(fā)態(tài)的分子回到基態(tài),釋放出光能。從此可以看出,在OLED器件的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)里發(fā)生著極其復(fù)雜的光電子物理過(guò)程。
%j!z\pa \_)02ZT: 通過(guò)改變所使用的薄膜有機(jī)材料的種類,可以調(diào)控器件發(fā)出的光的顏色。通過(guò)控制從兩端電極注入的電流的大小可以調(diào)節(jié)發(fā)光的強(qiáng)弱。從以上的器件結(jié)構(gòu)和發(fā)光所包括的基本物理過(guò)程還可以看出,為了保證高效率地實(shí)現(xiàn)這些基本過(guò)程,材料結(jié)構(gòu)、純度、聚集態(tài)及界面狀態(tài)的嚴(yán)格控制是至關(guān)重要的。這也是為什么OLED器件的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單,材料也不特殊,但要實(shí)現(xiàn)高性能的發(fā)光卻并不那么容易的原因之所在。
P|yGx)'^P 7n$AkzO0 近年來(lái)關(guān)于有機(jī)材料的電致發(fā)光方面的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)非常熱門,是國(guó)際上競(jìng)爭(zhēng)得最激烈的前沿科學(xué)領(lǐng)域之一。
fa/P%9db W=(MsuirO OLED特點(diǎn)
CrT2#h 1# Ig='a"% 現(xiàn)在,巳經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的電子顯示技術(shù)主要有以下幾種:即陰極射線管(CRT)、液晶顯示屏(LCD)、發(fā)光二極管(LED)、無(wú)機(jī)電致發(fā)光器件(無(wú)機(jī)EL)、等離子體放電顯示屏(PDP)、真空螢光管(VFD)、電場(chǎng)激發(fā)發(fā)光(FED);圖2是幾種顯示器的基本結(jié)構(gòu)變遷的比較。各種顯示方式的性能比較如表1所示。OLED的主要特點(diǎn)有:
}b<87#Nb9R 1@s^$fvW 1.與CRT相比較,OLED具有驅(qū)動(dòng)電壓低、體積小、重量輕;特別是其厚度薄于其它任何一種顯示器件,可以薄如一張紙貼在壁上使用。是實(shí)現(xiàn)壁掛式、可卷可折式電視的最理想的技術(shù)。
h7)VJY u_hE7#i 2.液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)電壓低、品種多、而且它巳具有大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù),特別是日趨成熟的TFT技術(shù)等優(yōu)勢(shì)和已形成的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。但是其顯示方式是一種被動(dòng)式的,必需要有光源。此外、LCD仍然存在響應(yīng)速度慢(出現(xiàn)殘像),難以實(shí)現(xiàn)高亮度等難題。OLED恰好可以克服這些缺點(diǎn)。其響應(yīng)速度是液晶的1000倍以上,其亮度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于液晶。
,5`."-0} 9 #.<E5: 3.OLED器件不像LED,要在基板上長(zhǎng)單晶,所以LED難以實(shí)現(xiàn)大面積化。而OLED電極間的有機(jī)層是非晶薄膜,很容易實(shí)現(xiàn)大面積,超薄型顯示。其發(fā)光的最小單元可以小至數(shù)十納米。此外,OLED的色彩也更為豐富。
U=_~{[/ lsN/$M|} 4.無(wú)機(jī)電致發(fā)光存在一些難以克服的困難和缺點(diǎn),比如種類少、顏色可調(diào)性小、發(fā)光強(qiáng)度有限、驅(qū)動(dòng)電壓高等,這些都可以用OLED來(lái)克服。
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x03c 5.與PDP相比、OLED有驅(qū)動(dòng)電壓低、發(fā)光效率高、薄、色彩清晰、制作工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
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