1.OLED的定义
OLED(Organic Light-Emitting Diode)又称有机电致激光显示、有机发光半导体(Organic Electroluminesence Display,OLED)。
OLED是一种电流型有机发光器件,是通过载流子的注入和复合而产生的发光现象,发光强度与注入的电流成正比。在电场作用下,阳极产生的空穴和阴极产生的电子会在OLED中运动,分别注入空穴传输层和电子传输层,并迁移到发光层。当二者在发光层相遇时,就会产生能量激子,激发发光分子,最终产生可见光。
2.OLED的分类
OLED即有机电致发光器件,是由比较特殊的有机材料所构成,按照其结构可分为四种类型,分别是单层器件、双层器件、三层器件、多层器件。
(1)从设备结构上分类
- a. 单层器件
单层器件是在器件的正负电极之间插入一层可以发光的有机层,其结构为衬底/ITO/发光层/阴极。在这种结构下,由于电子和空穴的注入和传输不平衡,导致器件的效率和亮度较低,器件的稳定性较差。
- b. 双层器件
双层器件是在单层器件的基础上,在发光层两侧增加了空穴传输层(HTL)或电子传输层(ETL),克服了单层器件中载流子注入不均衡的问题,改善了器件的电压电流特性,提高了器件的发光效率。
- c. 三层设备
三层器件结构是目前应用最为广泛的结构,其结构为衬底/ITO/HTL/发光层/ETL/阴极。该结构的优点是将激子限制在发光层内,从而提高器件的效率。
- d. 多层结构
多层结构的性能是比较好的结构,可以很好的发挥各个层面的作用。发光层也可以由多层结构组成,而且由于各个发电层之间是相互独立的,可以分别进行优化。因此,这种结构可以充分发挥各个有机层的作用,大大提高了器件设计的灵活性。
(2)按驱动方式分类
OLED按照驱动方式来分,一般分为两种,一种是主动式,一种是被动式。主动式一般是有源驱动,被动式则是无源驱动。在实际应用过程中,主动驱动主要用于高分辨率的产品,而被动驱动主要用于显示尺寸相对较小的显示器。
(3)按材质分类
构成OLED的材料主要是有机材料。 OLED 材料 根据有机物种类可分为小分子和大分子两种,两种器件主要的区别在于制造工艺。
小分子器件主要采用真空热蒸镀工艺,聚合物器件采用旋涂或喷涂工艺。
3.OLED结构
OLED器件由基底、阴极、阳极、空穴注入层(HIL)、电子注入层(EIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)、电子阻挡层(EBL)、空穴阻挡层(HBL)、发光层(EML)等部分组成。
其中,基板是整个器件的基础,所有功能层都需要蒸镀在器件的基板上;通常使用玻璃作为器件的基板,但如果需要制作可弯曲的柔性OLED器件,则需要使用其他材料,例如塑料等。
4.OLED照明原理
OLED器件的发光过程可分为:电子和空穴的注入、电子和空穴的输运、电子和空穴的复合、激子的去激发OLED显示发光。具体来说:
(1)电子和空穴的注入。
阴极中的电子和阳极中的空穴在外加驱动电压的驱动下会向器件的发光层移动,在向器件发光层移动的过程中,如果器件中含有电子注入层和空穴注入层,那么电子和空穴首先要克服阴极与电子注入层和阳极与空穴注入层之间的能量势垒,然后经过电子注入层和空穴注入层向器件的电子传输层和空穴传输层移动;电子注入层和空穴注入层可以提高器件的效率和寿命。OLED器件中电子注入的机制还在不断的研究中,最常用的机制为隧穿效应和界面偶极子机制。
(2)电子和空穴的传输。
在外界驱动电压的驱动下,来自阴极的电子和来自阳极的空穴将分别向器件的电子传输层和空穴传输层移动,电子传输层和空穴传输层分别将电子和空穴移动到器件的发光层界面处;同时,电子传输层和空穴传输层又将来自阳极的空穴和来自阴极的电子阻挡在器件发光层界面处,使得在器件发光层界面处的电子和空穴得以积累。
(3)电子和空穴的复合。
当器件发光层界面处电子与空穴的数量达到一定数量时,电子与空穴就会在发光层中复合产生激子。
(4)激子的退激发光。
发光层中产生的激子会激活器件发光层中的有机分子,进而使有机分子最外层的电子由基态跃迁到激发态,由于激发态的电子极不稳定,所以会向基态跃迁,跃迁过程中会以光的形式释放能量,器件发光。
5.OLED的特点
OLED技术之所以能得到广泛应用,主要因为它相较于其他技术具有以下优势:
(1)低功耗
相较于LCD,OLED不需要背光源,而背光源是LCD中比较耗能的部分,因此OLED更加节能。
例如24英寸AMOLED模组功耗仅为440mw,而24英寸多晶硅LCD模组功耗则达到605mw。
(2)响应速度快
相较于其他技术,OLED技术响应速度快,响应时间可以达到微秒级别,更高的响应速度实现了更好的动态图像。
据相关数据分析,它的响应速度已达到液晶显示器响应速度的1000倍左右。
(3)视角宽
相较于其他显示器,由于OLED是主动发光,因此在大视角范围内,画面不会出现显示失真的情况,垂直和水平视角均超过170度。
(4)可实现高分辨率显示
高分辨率OLED显示屏大多采用有源矩阵,即AMOLED,其发光层可吸收26万种真实色彩,具有很高的分辨率,而且随着科技的发展,未来其分辨率还将有很高的提升。
(5)宽温度特性
相较于LCD,OLED能够工作的温度范围较大,据相关技术分析,在-40摄氏度到80摄氏度的温度下均能正常工作,这样可以减少地域限制,在极寒地区也能正常使用。
(6)OLED可实现软屏
OLED可在塑料、树脂等不同的柔性基板材料上制作,在塑料基板上通过蒸镀或涂覆的方式将有机层实现柔性屏幕。
(7)OLED成品质量相对较轻
相较于其他产品,OLED的质量相对较小,厚度相对于LCD也较小,其抗震系数更高,能够适应较大加速度、震动等恶劣环境。
6.影响OLED寿命的因素
影响OLED器件寿命的因素有很多。
根据影响OLED器件的因素,影响因素可分为内部因素和外部因素。
其中,内因是指设备寿命的减少是由于设备本身的材料或结构等非外界因素造成的,外因是指设备寿命的减少是由于设备所处环境中的外界因素造成的。
7. OLED的应用领域及未来
由于OLED具有的诸多优点,OLED技术比LCD技术的应用范围更加广泛,可以拓展到电子产品领域、商业领域、交通运输、工业控制、医疗领域等,加之近年来国际各大公司都在不断加强对OLED技术的研究,OLED技术将会得到进一步的完善。
(1)商业领域
小尺寸的OLED屏幕可以安装在POS机、复印机、ATM机上,因为OLED屏幕可弯曲、轻薄、抗老化性能强等特点,既美观又实用。大尺寸的屏幕可以作为商家宣传屏,也可以作为车站、机场的广告屏,因为OLED屏幕视角广、亮度高、色彩鲜艳,视觉效果比LCD屏幕好很多。
(2)电子产品领域
OLED在智能手机上的应用最为广泛,其次是笔记本、显示屏、电视、平板、数码相机等领域。由于OLED显示屏的色彩更加浓郁,并且可以进行色彩的调节(不同的显示模式),所以在实际应用中非常广泛,尤其是如今的曲面电视,更是受到大众的广泛好评。
(3)VR技术领域
LCD屏幕在观看VR设备时,拖影现象非常严重,但OLED屏幕就会缓解很多。这是因为OLED屏幕是光分子发光,而液晶是光流动。因此在2016年,OLED屏幕正式超越LCD屏幕,成为手机行业的新宠。
(4)交通运输领域
OLED主要用于船舶、飞机仪表、GPS、可视电话、车载显示器等,且以体积较小为主,这些领域主要看重OLED的广视角性能,即使不直视也可以清晰的看到屏幕内容,而LCD则不行。
(5)工业领域
我国工业向着自动化、智能化发展,越来越多的智能操作系统被引入,对屏幕的需求也更大,无论是在触摸屏显示上,还是观看显示上,OLED的应用范围都比LCD更加广泛。
(6)在医疗领域
医疗诊断、手术画面监控等都离不开屏幕,而为了满足医疗显示器的宽视角要求,OLED屏幕是“不二之选”。
可见OLED显示屏的发展空间非常大,市场潜力巨大,但相较于LCD屏幕,OLED制造技术还不够成熟,由于量产率低、成本较高,目前市面上只有一些高端设备才会采用顶级OLED屏幕。
但从2017年上半年的数据来看,各厂商纷纷加大对OLED技术研究的投入,我国不少中端电子产品都应用了OLED显示屏。从手机行业来看,自2015年起,OLED屏幕应用占比逐年提升。
虽然现在LCD产品还不如OLED多,但是高端智能手机已经采用了最先进的OLED屏幕,因此智能手机等电子产品的发展势必会进一步推动OLED的发展。
终于
正如我们所说,OLED 可用于创建柔性和透明的显示屏。对于消费者来说,这非常令人兴奋,因为它开辟了一个充满可能性的世界:
● 放置在非平面上的曲面 OLED 显示屏
● 可穿戴 OLED
● 可折叠 OLED 和可滚动 OLED 可用于创建新的移动设备。
● 嵌入窗户或汽车挡风玻璃的透明 OLED
还有更多我们无法想象的……
让我们一起拥抱OLED技术 !