淺析oled的原理及其應(yīng)用

王子安

摘 要：Oled是一種由柯達(dá)公司開發(fā)并擁有專利的顯示技術(shù)，它的全稱是有機(jī)發(fā)光二極管，這種現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用有機(jī)聚合材料作為發(fā)光二極管中的半導(dǎo)體，有明顯的使用效果。Oled顯示器很輕薄，也不需要使用背光，其寬屏視角能為很多顯示器提供載體，能高效、便捷的展示各種內(nèi)容，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、DV機(jī)、筆記本電腦等載體中。基于此背景，筆者對oled的原理及其應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能為相關(guān)工作人員提供理論借鑒，為我國顯示技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)綿薄之力。

關(guān)鍵詞：oled 原理；應(yīng)用

Oled的全稱是Organic Light-Emitting Diode，中文直譯為有機(jī)電激光顯示或者有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體，這是一種高端顯示屏，1979年由美籍華裔教授鄧青云發(fā)現(xiàn)，具有自發(fā)光、廣視角、高對比、低能耗的優(yōu)點(diǎn)，其價格相對于普通液晶電視要貴一點(diǎn)。自延用至今oled影響了人們的生產(chǎn)生活，遍布人們的方方面面。為了進(jìn)一步的強(qiáng)化oled的功用價值，必須對其原理和應(yīng)用進(jìn)行探究，筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為該問題可以從以下幾個角度分析。

一、oled的發(fā)展歷史及產(chǎn)品特性

（一）發(fā)展歷史

1979年鄧青云教授在實(shí)驗(yàn)中首先發(fā)現(xiàn)了有機(jī)發(fā)光二極體，自此展開了對這種產(chǎn)品的研究，1987年，鄧教授和另一位同仁采用了超薄膜技術(shù)，利用當(dāng)時的透明導(dǎo)電膜作為陽極，Mg/Ag作為陰極，支撐了雙層的有機(jī)電致發(fā)光器件，這是oled首次通過實(shí)驗(yàn)得到印證和使用。到了1990年，Burroughes等人發(fā)現(xiàn)了共軛高分子ppv發(fā)光層，以此制作的oled效能更好。該技術(shù)一經(jīng)推廣后立即在世界范圍內(nèi)掀起了研究熱潮，鄧教授也被人尊稱為‘oled之父。從這些年的發(fā)展情況看，oled主要分為兩種，一種是高分子oled，另一種是低分子oled。前者主要流通于歐美國家，后者主要流通于亞洲國家。以前的LG手機(jī)也是依托oled技術(shù)才得以制作的。1999年，日本先鋒公司率先推出了帶有音視通信設(shè)備的汽車，同年九月，以oled為基礎(chǔ)制造的摩托羅拉手機(jī)大批量上市。

（二）產(chǎn)品特性

Oled利用非常輕薄的材料涂層和玻璃基板作為基礎(chǔ)材料，當(dāng)電流通過時，這些材料在連接后會發(fā)光，oled顯示屏幕的視角非常大，能節(jié)省一部分電能，這種顯示屏最早來源于MP3播放器，它的有機(jī)發(fā)光材料大致有兩種。一種是燃料或者顏料等小分子器件，另一種是共軛性高分子的高分子器件系統(tǒng)。由于有機(jī)電致發(fā)光器件具有發(fā)光二極管整流與發(fā)光的特性，因此小分子有機(jī)電致發(fā)光器件亦被稱為OLED，高分子有機(jī)電致發(fā)光器件則被稱為PLED。這兩者在材料特性和使用功效上各有差異，從小器械的依賴性上看，小分子oled更具有電氣特性和生產(chǎn)安定性，所以oled的推廣程度更廣泛些。

二、oled的原理

通過上述內(nèi)容，我們對oled的定義概念有了大致了解，半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場的驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。OLED的基本結(jié)構(gòu)是由一薄而透明具半導(dǎo)體特性之銦錫氧化物（ITO），與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)層中包括了：空穴傳輸層（HTL）、發(fā)光層（EL）與電子傳輸層（ETL）。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生光亮，依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)RGB三基色，構(gòu)成基本色彩。OLED的特性是自己發(fā)光，不像TFT LCD需要背光，因此可視度和亮度均高，其次是電壓需求低且省電效率高，加上反應(yīng)快、重量輕、厚度薄，構(gòu)造簡單，成本低等，被視為 21世紀(jì)最具前途的產(chǎn)品之一。有機(jī)發(fā)光二極體的發(fā)光原理和無機(jī)發(fā)光二極體相似。當(dāng)元件受到直流電（Direct Current；DC）所衍生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅(qū)動電子（Electron）與空穴（Hole）分別由陰極與陽極注入元件，當(dāng)兩者在傳導(dǎo)中相遇、結(jié)合，即形成所謂的電子-空穴復(fù)合（Electron-Hole Capture）。而當(dāng)化學(xué)分子受到外來能量激發(fā)后，若電子自旋（Electron Spin）和基態(tài)電子成對，則為單重態(tài)（Singlet），其所釋放的光為所謂的熒光（Fluorescence）；反之，若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行，則稱為三重態(tài)（Triplet），其所釋放的光為所謂的磷光（Phosphorescence）。

三、oled的應(yīng)用

（一）oled的發(fā)展趨勢

Oled技術(shù)起源于歐美國家，在歐美國家的應(yīng)用程度更廣泛，然而它在推廣以后大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化主要集中在亞洲，尤其是日韓與中國。從技術(shù)的發(fā)展趨向和集成程度上看，全球?qū)led的研究尚處于初級階段，大部分企業(yè)側(cè)重于小尺寸無源oled器件。而中國對這項(xiàng)技術(shù)的研究尚淺，產(chǎn)業(yè)鏈和功能開發(fā)程度有待完善，尤其是上游競爭企業(yè)不足，oled的核心技術(shù)與核心設(shè)備集中更多集中在歐美和日本國家企業(yè)中。

（二）oled的應(yīng)用領(lǐng)域

1、在頭戴顯示器領(lǐng)域中的應(yīng)用

頭戴顯示器主要包括視頻眼鏡和隨身影院等頭戴式顯示器上，主要的功用包括數(shù)字視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬游戲等，大部分頭戴顯示器多將游戲與眼睛像聯(lián)系，充分發(fā)揮便攜式多媒體設(shè)備的不朽優(yōu)勢。比如美國的eMagin就是第一個把oled技術(shù)應(yīng)用于眼鏡的國家，在中國愛視代經(jīng)過研發(fā)也推出了高分子超微oled顯示屏的視頻眼鏡，對我居民國生產(chǎn)生活、軍事有很大推動。

2、在燈具、燈光領(lǐng)域的應(yīng)用

Oled能發(fā)出紅藍(lán)綠等光芒，這幾年學(xué)者們一直致力于開發(fā)其從背光源、低容量顯示器到高容量顯示器領(lǐng)域的應(yīng)用。全球上游企業(yè)在燈具、燈光方面的考慮頗多，像飛利浦、東芝、EPSON、DuPont等企業(yè)都研發(fā)了低分子oled亮光現(xiàn)實(shí)技術(shù)。中國企業(yè)主要集中在廣東、福建等地，像汕尾信利小尺寸OLED生產(chǎn)線、佛山中顯科技的低溫多晶硅TFT（薄膜場效應(yīng)晶體管）AMOLED生產(chǎn)線專案、東莞宏威的OLED顯示幕示范生產(chǎn)線項(xiàng)目等都在此領(lǐng)域下了不少功夫，也取得了不小成就。根據(jù)調(diào)研公司DisplaySearch的報告，中國成為全球OLED應(yīng)用最大的市場，中國的手機(jī)、移動顯示設(shè)備及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品的產(chǎn)量都超過全球產(chǎn)量的一半。

四、結(jié)語

綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)oled的重要價值，它作為一種顯示技術(shù)在過去幾十年間發(fā)展迅速，取得了顯著的效果，其規(guī)模化和集約化程度越來越高。Oled的材質(zhì)具有輕薄、高效的顯著優(yōu)勢，深受各種顯示器廠家青睞，盡管目前國內(nèi)對該技術(shù)的研究程度還有待加強(qiáng)，但是筆者相信，經(jīng)過技術(shù)不斷的研發(fā)，oled現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的特性必然會有突破性的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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