新一代平面显示技术-OLED

发布时间:2009-08-27

  OLED是以有机电致发光材料技术为基础的新一代平面显示技术,由于具有许多梦幻般的显示特征,OLED被业界公认为是最理想和最具发展前景的下一代显示技术。与液晶显示相比,这种全新的显示技术具有更薄更轻、主动发光(既不需要背光源)、广视角、高清晰、响应快速、能耗低、低温和抗震性能优异、潜在的低制造成本及柔性与环保设计等显示器件制造所要求的几乎所有优异特征。

  OLED基本原理

  OLED是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层,发光层上方有一层低功函数的金属电极。当电极上加有电压时,发光层就产生光辐射。和无机薄膜电致发光器件(TFEL)不同,有机材料的电致发光属于注入式的复合发光,其发光机理是由正极和负极产生的空穴和电子在发光材料中复合成激子,激子的能量转移到发光分子,使发光分子中的电子被激发到激发态,而激发态是一个不稳定的状态,激发过程产生可见光。为增强电子和空穴的注入和传输能力,通常又在ITO和发光层间增加一层有机空穴传输材料或/和在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层,以提高发光效率。发光过程的Jablonski能级图如图 1所示:

  其能量可以通过以下的几种方式释放:1通过振动驰豫、热效应等耗散途径使体系能量衰减;2通过非辐射的跃迁,耗散能量,比如内部转换、系间窜跃等形式,如S1→T1;3通过辐射跃迁的荧光发光(S1→S0,S2→S0)和磷光发光(T1→S0)。在能量释放时,这些不同形式的能量耗散过程是一个相互竞争的过程。由于在常温下,有机分子的磷光非常弱,所以只有其中空穴和电子复合成单重态激子的部分才能通过辐射跃迁发射荧光,从而成为有效的有机电致发光。其中本身能发生辐射跃迁发光的那部分只是所吸收的总体能量中很小的一部分,即总体吸收的能量中能够转化为电致发光部分的能量很少。而且,在器件的制备过程中,材料的缺陷、电极的纯度以及不同材料界面对发光强度和整体性能都有很大的影响。

  OLED 的彩色化技术

  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象素独立发光,光色转换(Color Conversion)和彩色滤光膜(Color Filter)。

  RGB象素独立发光,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,目前还没有那种技术在全彩色化OLED 上具有绝对领先的优势,它的发展还是一个未知数,应该视其技术发展的情况而定,全彩色显示的实施方案还没有最后定论。大多数人好像偏重于三色独立发光技术,但是如果白光的寿命问题得到了解决,白光OLED 配合彩色滤光膜技术更具有可实现高分辨率和大型化的优势,而且可应用液晶显示器LCD 的彩色滤光膜制作技术,所以可能是未来全彩色化主流技术。如果光色转换材料的色纯度及效率有大幅度的改善,光色转换技术也是未来大尺寸全彩色OLED 显示器极具潜力的全彩色化技术。

  目前主动式全彩色OLED 显示器,各种发光结构形式和全彩色化显示技术都在迅速的发展,从平板显示器市场竞争看,主动全彩OLED 顶部发光结构应是发光结构的主流技术,全彩色化技术还要视各自发展情况而定,笔者认为白光OLED 配合彩色滤光膜技术很有可能是未来全彩色化的主流技术。有机电致发光显示器如果能开发出性能优良的发光材料,器件的合理设计使其寿命能得到很大的改善,LTPS—TFT 能应用到制作OLED 大面板上,同时OLED 的发光结构和全彩色化技术上也成功得到迅速的发展,这样它的显示性能将会得到大大的改善,必定会撼动LCD 称霸已久的平面显示器世界,在平板显示器领域占有一席重要之地。

曹逊