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浅析有机电致发光显示技术的原理及全彩色技术

作者: 收录时间:2023-03-22 浏览量:693次

1979年在柯达公司从事科学研究工作的华裔科学家邓青云博士无意中发现有机蓄电池在发光,因此,人们开始了对有机发光显示器(Organic Light-Emitting Diode,OLED)的研究工作。因为具备轻薄、省电等特性,因此从2003年开始,这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用,而对于同属数码类产品的DC与手机,此前只是在一些展会上展示过采用OLED屏幕的工程样品,还并未走入实际应用的阶段,但OLED屏幕却具备了许多LCD不可比拟的优势,因此它也一直被业内人士所看好。

一、OLED的原理

(一)OLED的结构

OLED的基本结构是利用一个薄而透明,具有导体性质的铟锡氧化物(ITO)为阳极,再加上另一个金属阴极,包成如三明治的结构,将有机材料层包夹其中。有机材料层包括空穴输送层(HTL)、发光层(EL)、电子输送层(ETL)。

当电力供应至适当电压时,正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合,产生光亮,依其配方不同产生红、绿和蓝三基色,构成基本色彩。OLED的特性是自己发光,不像TFT LCD需要背光,因此可视度和亮度均高,其次是电压需求低,且省电效率高,加上反应快、重量轻、厚度薄,构造简单,成本低等,被视为21世纪最具前途的产品之一。

(二)OLED的显示原理

OLED是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇,形成激子并使发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。根据这种发光原理而制成显示器被称为有机电致发光显示器,也叫OLED显示器。

二、有机电致发光器件的全彩色技术

显示器全彩色是检验显示器是否在市场上具有竞争力的重要标志,因此许多全彩色化技术也应用到了OLED显示器上,按面板的类型通常有下面三种:RGB像素独立发光,光色转换(Color Conversion)和彩色滤光膜(Color Filter)。

(一) RGB像素独立发光

利用发光材料独立发光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金属荫罩与CCD像素对位技术,首先制备红、绿、蓝三基色发光中心,然后调节三种颜色组合的混色比,产生真彩色,使三色OLED元件独立发光构成一个像素。该项技术的关键在于提高发光材料的色纯度和发光效率,同时金属荫罩刻蚀技术也至关重要。随着OLED显示器的彩色化、高分辨率和大面积化,金属荫罩刻蚀技术直接影响着显示板画面的质量,所以对金属荫罩图形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。

(二)光色转换

光色转换是以蓝光OLED结合光色转换膜阵列,首先制备发蓝光的OLED器件,然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光和绿光,从而获得全彩色。该项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度及效率。这种技术不需要金属荫罩对位技术,只需蒸镀蓝光OLED元件,是未来大尺寸全彩色OLED显示器极具潜力的全彩色化技术之一。但它的缺点是光色转换材料容易吸收环境中的蓝光,造成图像对比度下降,同时光导也会造成画面质量降低的问题。目前掌握此技术的日本出光兴产公司已生产出10英寸的OLED显示器。

(三)彩色滤光膜

此种技术是利用白光OLED结合彩色滤光膜,首先制备发白光OLED的器件,然后通过彩色滤光膜得到三基色,再组合三基色实现彩色显示。该项技术的关键在于获得高效率和高纯度的白光。它的制作过程不需要金属荫罩对位技术,可采用成熟的液晶显示器LCD的彩色滤光膜制作技术。所以是未来大尺寸全彩色OLED显示器具有潜力的全彩色化技术之一,但采用此技术使透过彩色滤光膜所造成光损失高达三分之二。目前日本TDK公司和美国Kodak公司采用这种方法制作OLED显示器。RGB像素独立发光,光色转换和彩色滤光膜三种制造OLED显示器全彩色化技术,各有优缺点。可根据工艺结构及有机材料决定。

三、结束语

与时下液晶电视采用的LCD面板相比,OLED因为是自发光器件,使得它们能在黑暗环境下有相当不错的视角和显示特性。由于每个像素自己都会发光,OLED面板做成的显示器,当然也就不会存在亮度不均匀、漏光等现象,显示的色彩也不受背光的干扰,使得更加鲜艳,由此可见,OLED显示技术将成为继LCD、PDP的新型显示技术,使用OLED显示技术的电子产品也将逐步占领平板显示产品的舞台。

参考文献

1.《液晶显示技术》毛学军主编,电子工业出版社,2008年9月                                     2.《数字电视显示技术》童林夙、屠彦编著,电子工业出版社,2007年9月                             3.《液晶与平板显示技术》高鸿锦、董友梅主编,北京邮电大学出版社,2007年6月出版  


 

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