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根据使用有机功能材料的不同,OLED器件可以分为两大类:小分子器件和高分子器件。小分子OLED技术发展得较早(1987年),而且技术已经达到商业化生产水平。高分子OLED又被称为PLED (PolymerLED),其发展始于1990 年,由于聚合物可以采用旋涂、喷墨印刷等方法制备薄膜,从而有可能大大降低器件生产成本,但目前该技术远未成熟。
根据驱动方式的不同,OLED 器件也可以分为无源驱动型(Passive Matrix,PM,亦称被动 驱动)和有源驱动型(Active Matrix,AM,亦称主动驱动)两种。无源驱动型不采用薄膜晶体 管(TFT,Thin Film Transistor)基板,一般适用于中小尺寸显示;有源驱动型则采用TFT基板,适用于中大尺寸显示,特别是大尺寸全彩色动态图像显示。目前,无源驱动型OLED技术已经比较成熟,商业化的产品绝大部分是无源驱动型;有源驱动型OLED技术发展很快,但还需要一定时间才能大批量推出商用产品。
有机发光显示器件之所以受到人们的青睐,是因为其与LCD 为代表的第二代显示器相比,有着突出的技术优点:
●具有低成本特性,工艺简单,使用原材料少;
●具有自发光特性,不需要背光源;
●具有低压驱动和低功耗特性,直流驱动电压在10 伏以下,易于用在便携式移动显示终端上;
●具有全固态特性,无真空腔,无液态成份,机械性能好,抗震动性强,可实现软屏显示;
●具有快速响应特性,响应时间为微秒级,比普通液晶显示器响应时间快1000 倍,适于播放动态图像;具有宽视角特性,上下、左右的视角接近180 度;
●具有高效发光特性,可作为新型环保光源;
●具有宽温度范围特性,在零下40 摄氏度至零上85 摄氏度范围内都可正常工作;
●具有高亮度特性,显示效果鲜艳、细腻。
有机发光显示技术在过去十多年的时间里取得了巨大的进展。在发光效率方面,OLED远远高于PDP、CRT的水平,目前荧光小分子器件的发光效率已经超过16lm/W,而磷光小分子器件的发光效率则已接近30lm/W,绿光器件的寿命达到了1 万小时以上,红光器件和蓝光器件的寿命也已达到实用化的基本要求。能够推出全彩色OLED的公司和研究单位越来越多,采用低温多晶硅TFT 驱动的全彩色器件也已经被开发出来;白光OLED得到了广泛的重视,目前的白光实验片可以在100cd/m2 的亮度下保持10万小时之久。
OLED近期的技术发展方向是解决器件的成品率、寿命和彩色化问题。从长远来看,OLED未来的发展必将沿着小尺寸-中尺寸-大尺寸-超大尺寸、单色-多色-彩色、无源-有源、硬屏-软屏的脉络进行发展,最理想的OLED显示器应该是LTPS-TFT OLED。
据统计,目前国际上与OLED 有关的专利已经超过6000 份,其中最根本的专利技术有两类。
小分子材料和器件的基本专利由美国Kodak 公司所有,高分子材料和器件的专利由英国CDT 公司和已被杜邦收购的Uniax 公司拥有。此外,磷光材料和器件的开发也已取得突破,磷光材料的主要专利由美国UDC公司所有。当前小分子OLED全彩产品已经问世,由于材料供应较为稳定,且不像PLED 受限于彩色化困难的瓶颈,众多厂商以小分子OLED为主流技术。
OLED的结构示意如上图
基层(透明塑料,玻璃,金属箔)——基层用来支撑整个OLED。
阳极(透明)——阳极在电流流过设备时消除电子(增加电子“空穴”)。
有机层——有机层由有机物分子或有机聚合物构成。
导电层——该层由有机塑料分子构成,这些分子传输由阳极而来的“空穴”。可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。
发射层——该层由有机塑料分子(不同于导电层)构成,这些分子传输从阴极而来的电子;发光过程在这一层进行。可采用聚芴作为发射层聚合物。
阴极(可以是透明的,也可以不透明,视OLED类型而定)——当设备内有电流流通时,阴极会将电子注入电路。
OLED发光的方式与LED类似,有一个称为电磷光的过程。
OLED发光的具体过程如下:
1、OLED设备的电池或电源会在OLED两端施加一个电压。
2、电流从阴极流向阳极,并经过有机层(电流指电子的流动)。
3、阴极向有机分子发射层输出电子。
4、阳极吸收从有机分子传导层传来的电子。(这可以视为阳极向传导层输出空穴,两者效果相等。
5、在发射层和传导层的交界处,电子会与空穴结合。
6、电子遇到空穴时,会填充空穴(它会落入缺失电子的原子中的某个能级)。
7、这一过程发生时,电子会以光子的形式释放能量。
8、OLED发光。
9、光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片OLED上放置几种有机薄膜,这样就能构成彩色显示器。
10、光的亮度或强度取决于施加电流的大小。电流越大,光的亮度就越高。