OLED即有機發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode),又稱有機電激光顯示、有機發(fā)光半導體,是指有機半導體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動下,通過載流子注入和復(fù)合而導致發(fā)光,發(fā)光強度與注入的電流成正比,屬于一種電流型的有機發(fā)光器件。
OLED被稱為第三代顯示技術(shù),因具有更輕薄、低能耗、高亮度、高對比度、廣視角,以及發(fā)光效率好,并且還可以做到彎曲等特點,使得OLED技術(shù)在當今電視、顯示器、手機、平板等領(lǐng)域里廣泛應(yīng)用。
一、OLED的歷史
1953年,法國南茜大學André Bernanose(安德烈·貝納諾斯)等首次在蒽衍生物中發(fā)現(xiàn)了電致發(fā)光的現(xiàn)象。1963年,美國紐約大學Martin Pope(馬丁·鮑勃)博士發(fā)表了題為“有機晶體的電致發(fā)光”的論文,闡述了蒽單晶的電致發(fā)光現(xiàn)象,揭開了有機發(fā)光器件研究的序幕,為OLED的誕生奠定了基礎(chǔ),但由于當時獲得的亮度和效率均不理想,而未獲得廣泛的關(guān)注。
1979年,美國柯達公司Ching W. Tang(鄧青云)意外地發(fā)現(xiàn)一塊做實驗用的有機蓄電池在黑暗中閃閃發(fā)光,從而開始了對有機發(fā)光二極管(OLED)的研究。這個意外地發(fā)現(xiàn)為OLED的誕生拉開了序幕。
1987年,美國柯達公司Ching W. Tang(鄧青云)、Steve Van Slyke(史蒂夫·范·斯萊克)通過真空蒸鍍方式采用小分子有機材料成功制作出了低電壓可驅(qū)動的多層式結(jié)構(gòu)OLED器件。由于器件在亮度和效率上發(fā)生了質(zhì)的飛躍,因而獲得全球廣泛關(guān)注,并開創(chuàng)了有機電致發(fā)光的新的時代。
1990年,英國劍橋大學Jeremy Burroughes(杰里米·伯勒斯)、Richard Friend(理查德·弗瑞德)等人用旋涂的方法以聚合物材料PPV(聚對苯乙炔)為發(fā)光材料制成了高分子聚合物OLED器件,即Polymer LED(縮寫為PLED),開創(chuàng)了高分子聚合物應(yīng)用在有機發(fā)光領(lǐng)域的先河,不但再次引發(fā)研究熱潮,更確立了OLED在21世紀產(chǎn)業(yè)中所占的重要地位。
1998年,美國普林斯頓大學Stephen Forrest(史蒂芬·福里斯特)等人發(fā)現(xiàn)了有機電致磷發(fā)光現(xiàn)象,他們將磷光材料摻入發(fā)光層,研發(fā)出了有機電致磷光器件(Phosphorescence OLED,縮寫為PhOLED)。這項研究證明OLED可突破內(nèi)量子效率25%的理論極限,標志著OLED的發(fā)展進入了嶄新時期。
目前OLED技術(shù)已經(jīng)相對成熟,應(yīng)用領(lǐng)域也在日益擴大,已在中小尺寸屏幕產(chǎn)品中占據(jù)了半壁江山,并開始逐步走向大尺寸應(yīng)用。隨著技術(shù)的進一步突破和成本的降低,OLED有望在未來發(fā)展出更多種類的應(yīng)用。
二、OLED的分類
1.按器件結(jié)構(gòu)分類
按器件結(jié)構(gòu)分類,OLED可以分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)。其中多層結(jié)構(gòu)OLED具有更高的功能性和穩(wěn)定性。
2.按發(fā)光材料分類
按發(fā)光材料分類,OLED可分為小分子OLED(或稱為SMOLED)和高分子OLED(或稱為PLED)。小分子OLED主要采用的是真空熱蒸鍍工藝,主要適用于中小型尺寸顯示器;而高分子OLED采用的是旋轉(zhuǎn)涂覆或者是噴涂印刷工藝,以大尺寸顯示器為應(yīng)用目標。小分子OLED的基本專利由美國Kodak公司擁有,高分子OLED的專利由英國的CDT和美國的Uniax公司擁有。
3.按驅(qū)動方式分類
按驅(qū)動方式分類,OLED可以分為被動式(PMOLED)和主動式(AMOLED)。被動式驅(qū)動也稱為無源驅(qū)動,通常采用矩陣網(wǎng)格的電極結(jié)構(gòu),主要應(yīng)用在顯示器尺寸比較小的顯示器中。主動式驅(qū)動也稱為有源驅(qū)動,通常采用薄膜晶體管(TFT)作為驅(qū)動元件,主要用于高分辨率、大尺寸、快速顯示的產(chǎn)品。
4.按基板材料分類
按基板材料分類,OLED可以分為剛性O(shè)LED和柔性O(shè)LED。剛性O(shè)LED即傳統(tǒng)的OLED,使用的是玻璃基板,制造成本較低,主要應(yīng)用于傳統(tǒng)的顯示設(shè)備;而柔性O(shè)LED使用的是塑料、金屬薄膜,玻璃薄片等柔性基板,制造成本較高,多被應(yīng)用于一些新型的柔性顯示設(shè)備。
三、OLED的結(jié)構(gòu)
OLED器件的基本結(jié)構(gòu)包括陽極、陰極和夾在兩極之間的有機發(fā)光層。陽極通常是透明的導電膜,而陰極則是金屬或合金。在陽極和陰極之間,可以設(shè)置多層有機發(fā)光層,這些層由高分子或小分子材料組成。此外,為了提高器件的性能和穩(wěn)定性,通常還會添加空穴注入層、空穴傳輸層和電子傳輸層等輔助層。
四、OLED的原理
OLED核心原理是利用有機材料在電場的作用下產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。具體來說,當電流通過特定有機材料薄膜時,電子和空穴分別從陰極和陽極注入到有機發(fā)光層,并在有機發(fā)光層中相遇,形成激子(電子空穴對),激子輻射退激后發(fā)出光子,最終產(chǎn)生可見光。
OLED的發(fā)光顏色可以通過選擇不同的有機材料來實現(xiàn),如紅色、綠色和藍色等。OLED發(fā)光的亮度或強度取決于發(fā)光材料的性能以及施加電流的大小,電流越大,光的亮度就越高。
五、OLED的應(yīng)用
相比傳統(tǒng)的LCD技術(shù),OLED顯示技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢,隨著OLED技術(shù)的不斷完善,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地延伸。目前,OLED主要應(yīng)用于高端電視、智能手機、平板電腦等電子產(chǎn)品。由于其出色的色彩表現(xiàn)、高對比度和響應(yīng)速度快等特點,OLED已成為高端顯示市場的首選技術(shù)之一。此外,隨著柔性電子技術(shù)的不斷發(fā)展,OLED在可穿戴設(shè)備、汽車儀表盤和透明顯示等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。
1.在商業(yè)領(lǐng)域當中,POS機、復(fù)印機、ATM機中都可以安裝小尺寸的OLED屏幕,既美觀又實用。大尺寸的OLED可以用作商務(wù)宣傳屏,用作車站、機場等廣告投放屏幕,視覺效果優(yōu)于LCD屏。
2.在電子產(chǎn)品領(lǐng)域中,OLED應(yīng)用最為廣泛的就是智能手機,其次是筆記本、顯示屏、電視、數(shù)碼相機等領(lǐng)域,由于OLED顯示屏色彩更加濃艷,并且可以對色彩進行調(diào)校(不同顯示模式),因此在實際應(yīng)用中非常廣泛。
3.在交通領(lǐng)域中,OLED可用作輪船、飛機儀表、GPS、可視電話、車載顯示屏等,因OLED優(yōu)異的廣視角性能,即使不直視也能夠看清屏幕內(nèi)容。
4.在工業(yè)領(lǐng)域中,隨著工業(yè)自動化、智能化的快速發(fā)展,所引入的智能操作系統(tǒng)越來越多,也對屏幕的性能有了更多的需求。無論是在觸屏顯示上還是觀看顯示上,OLED的應(yīng)用范圍要比LCD更廣。
5.在醫(yī)療領(lǐng)域中,醫(yī)學診斷影像、手術(shù)屏幕監(jiān)控都離不開屏幕,為了適應(yīng)醫(yī)療顯示的廣視域要求,OLED屏幕將是一個不錯的選擇。
Martin Pope(馬丁·鮑勃,1918~2022),美國物理化學家, 他在電致發(fā)光領(lǐng)域的研究揭開了有機發(fā)光器件研究的序幕,為有機發(fā)光二極管(OLED)的誕生奠定了基礎(chǔ)。為了表彰他的成就,Pope博士被英國科學院授予最杰出化學家,獲得了2006年戴維獎?wù)隆?/P>
Ching W. Tang(鄧青云),美籍華裔材料物理學家和化學家,美國國家工程院院士、香港科學院創(chuàng)院院士、香港工程科學院院士,沃爾夫化學獎首位華人得主,香港科技大學賽馬會高等研究院東亞銀行教授、先進顯示與光電子技術(shù)國家重點實驗室主任。鄧青云院士的研究領(lǐng)域是關(guān)于有機半導體為基礎(chǔ)的電子設(shè)備,他發(fā)明了有機發(fā)光二極管(OLED),被譽為“OLED之父”。
參考資料:
1.https://www.163.com/dy/article/HV5B323905534QJS.html
2.https://tech.hqew.com/fangan_2031117
3.https://zunzheng.com/news/archives/19550
4.https://edisontechcenter.org/LED.html
5.https://www.eepw.com.cn/article/222981.htm
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