有機(jī)LED——更優(yōu)良的顯示屏
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在近50年中顯示器工業(yè)經(jīng)歷了也許是最令人感到興奮的發(fā)展，這就是有機(jī)發(fā)光二極管（organic LED，縮稱OLED）。有機(jī)半導(dǎo)體是由聚集的非晶分子所形成的，此是一種固體、非結(jié)晶物料，沒(méi)有固定形狀的，一般來(lái)講有兩類有機(jī)發(fā)光體，由“小”與“高”分子來(lái)區(qū)分。
首個(gè)實(shí)用p-n型有機(jī)LED建基于小分子，于1987年由任職Kodak柯達(dá)公司的鄧青云博士（Dr. Tang Ching Wan）和Steven A. Van Slyke發(fā)明，在鄧博士研究的有機(jī)太陽(yáng)能電池中釋出驚人的綠光之后，兩人認(rèn)定了利用兩種有機(jī)材料——是空穴的良導(dǎo)體及另一是電子的良導(dǎo)體——即可以在接觸面（即結(jié)）附近發(fā)生光子放射，就好像晶體LED一樣，這也需要材料維持其電子填滿，換言之容易注入空穴，為使光逃出，其中一接觸面必須是透明，于是兩位科學(xué)家從廣泛使用的透明導(dǎo)電材料氧化錫錮上著手，它適合于P型接觸材料。
OLED是有機(jī)分子薄膜組成的固體化器件，在施加電力下便產(chǎn)生光，可用它們來(lái)制造更光亮、更鮮明的自發(fā)光顯示屏，更是不需要背光的，最后造出的顯示屏比今日采用的傳統(tǒng)發(fā)光二極管（LED）或液晶顯示器（LCD）還要薄許多及功耗低許多。
OLED如何發(fā)光？
OLED顯示屏乃是把數(shù)塊薄層的有機(jī)材料疊加一起，其發(fā)光形式與LED類似，不過(guò)其過(guò)程則稱為“電發(fā)磷光”（electro-phosphorescence）它采用發(fā)出紅光、綠光、藍(lán)光、或白光的物質(zhì)，不需任何其他的發(fā)光源，OLED材料顯示光亮、清晰的圖像，在幾乎任何角度下都容易觀看。
OLED發(fā)光的過(guò)程是這樣：
1、當(dāng)電池或電源電路施加電壓到OLED上時(shí)，電流便從陰極流過(guò)有機(jī)層至陽(yáng)極。（電流是指電子流動(dòng)）。
2、陰極給與電子往有機(jī)分子的放射層。
3、陽(yáng)極從有機(jī)分子的導(dǎo)電層消去電子。（這相當(dāng)于給與電洞到導(dǎo)電層）。
4、在放射層與導(dǎo)電層之間的邊界，電子找電洞，當(dāng)電子找到一個(gè)電洞時(shí)，電子填入該洞中（它墜入失去電子的原子里跳進(jìn)另一能階）。
5、當(dāng)電子發(fā)生跳躍時(shí)，它釋放能量，以光子形式出現(xiàn)，OLED發(fā)出光輝。
光的顏色取決于放射層中有機(jī)分子的類別，制造商把數(shù)類有機(jī)片放置在同一OLED上，造成富色彩的顯示屏，光的強(qiáng)度（或亮度）決定于施加的電流量，電流越大就更光亮。
摻雜或者強(qiáng)化有機(jī)材料，有助于控制光的顏色和亮度，另外，制造商可選擇有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)——“小”（單）分子或復(fù)雜分子鏈（聚合物）——迎合生產(chǎn)設(shè)施。
OLED的成分
OLED與普通LED一樣，同是固體化半導(dǎo)體器件，厚度100至500nm，大約比人類頭發(fā)幼200倍。OLED可以有兩層或三層有機(jī)材料，在三層設(shè)計(jì)中，第三層有助于傳送電子由陰極往放射層。在本文中會(huì)集中講述二層設(shè)計(jì)。
OLED內(nèi)里成分包括：
1、基片（清透的膠片、玻璃、薄膜）：基片支持整個(gè)OLED。
2、陰極（透明）：當(dāng)電流流過(guò)OLED時(shí)陽(yáng)極抽出電子（加添電子“洞”）。
3、有機(jī)層：這些層由有機(jī)分子或聚合物所造成。
4、導(dǎo)電層：這層由有機(jī)塑料分子造成，目的在于由陽(yáng)極而來(lái)的電洞。聚苯胺（polyaniline）是用于OLED的其中一種導(dǎo)電聚合物。
5、放射層：此層也用有機(jī)塑料分子造成（不過(guò)有別于導(dǎo)電層），它傳送來(lái)自陰極的電子，聚芴酮（polyfluorenone）是用于放射層的其中一種聚合物。
6、陰極（視OLED類別而定可以是不透明的）：當(dāng)電流流過(guò)OLED時(shí)陰極注入電子。
制作過(guò)程
制造OLED過(guò)程中絕大部分將有機(jī)層涂布在基片上，可通過(guò)以下方法完成：包括真空淀積/真空熱汽化，有機(jī)汽相淀積、噴墨打印等。
真空淀積或真空熱汽化法。在真空室里，有機(jī)分子漸漸被加熱（蒸發(fā)），并經(jīng)冷凝，在冷凍的基片上形成薄膜。這種制造技術(shù)昂貴，效率不高。
有機(jī)汽相淀積法。在低壓、熱內(nèi)壁的反應(yīng)室里面以載汽傳送汽化的有機(jī)分子到冷凍的基片上，冷凝而成薄膜。采用載汽提高效率，降低制造OLED的成本。
噴墨打印法。利用噴墨技術(shù)，將有機(jī)分子噴射于基片上，情況就好像在電腦打印時(shí)墨水噴射到紙上，噴墨技術(shù)大大降低制造OLED的成本，也使到OLED能印刷在很大的基片上，為比如203厘米（80寸）電視或電子告示板制造巨型屏幕。
OLED的種類
OLED可分無(wú)源陣列式、有源陣列式、透明的、上面發(fā)光的、可折疊的、白色的，每一種有不同用途。
無(wú)源陣列式OLED。此類OLED有一條條排列的陰極，有機(jī)層及一條條排列的陽(yáng)極，陽(yáng)極條與陰極條互成直角排列，陰極與陽(yáng)極交接點(diǎn)便造成像素，此處可發(fā)出光輝，只要外部電路施加電流至被選定的陰極條和陽(yáng)極條的話，便可確定哪些像素亮及哪些像素滅。每一像素的亮度是與施加的電流成正比。
無(wú)源陣列OLED雖易于制造，可是損耗的功率卻比其它類型的OLED多，主要是由于外部電路對(duì)電力需求所致。對(duì)于文字及圖標(biāo)顯示它是最有效率的，最適合于小屏幕上（2至3寸對(duì)角），例如使用于轉(zhuǎn)移電話、PDA、MP3播放機(jī)。即使外部電路是這樣，無(wú)源陣列OLED損耗電池功率仍低于目前在這些裝置中采用的LCD。
有源陣列式OLED。這種OLED有全層的陽(yáng)極，但陽(yáng)極卻覆蓋有薄膜晶體管（TNT）——排成陣列，這晶體管陣本身就是決定那些像素點(diǎn)亮，從而形成影像。
有源陣列OLED對(duì)電力損耗較無(wú)源陣列OLED低，原因是TFT陣需求功率比外部電路少，所以對(duì)大型顯示屏這是效率優(yōu)勢(shì)；也有快速的刷新速度。有源陣列OLED最佳使用在電腦顯示屏、大屏幕電視，電子告示板或路牌。
有源陣列OLED顯示屏把內(nèi)含電路的陰極、有機(jī)物、陽(yáng)極、基片等各層疊在一起，像素是由有機(jī)材料于連續(xù)、分立的“點(diǎn)”圖案來(lái)定義，每一像素是直接啟動(dòng)的，由相關(guān)的電路傳送電壓至陰極與陽(yáng)極物料，激勵(lì)中央的有機(jī)層。
有源陣列OLED像素的開(kāi)關(guān)速度比傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)電影快三倍，使到這些顯示屏對(duì)于播放流暢的全動(dòng)感視頻非常理想。基片——低溫多晶硅——有效率地傳送電流，其綜合的電路可削減有源陣列OLED顯示屏的重量和成本。
透明OLED。透明OLED只有透明成分（基片，陽(yáng)極與陰極），當(dāng)熄滅時(shí)，透明程度與其基片一樣多達(dá)85%，在亮著時(shí)它給光在前后兩方向射出。透明OLED可以是無(wú)源陣列，也可以是有源陣列，這種技術(shù)可用于平視顯示器上。
上面發(fā)光OLED，此類OLED的基片是不透明的或者呈反射的，最適宜于有源陣列設(shè)計(jì)，上面發(fā)光OLED很有可能用于聰明卡上。
可折疊OLED。此類OLED的基片是用非常柔軟的金屬薄片或膠片造成，易用及非常輕薄是其特點(diǎn)，將之使用于移動(dòng)電話及PDA上可減低破裂——回收或修理的主要原因，可折疊OLED顯示器也可縫進(jìn)織維時(shí)，制造“聰明”衣，比如戶外救生衣，結(jié)合于電腦芯片、移動(dòng)電話、GPS接收器。
白光OLED。其發(fā)出的白光要比螢光燈更強(qiáng)，更均勻、更高能源效益，它也有螢光的真彩色質(zhì)素。由于OLED可造成大型的塊片，可取代目前在家居及辦公室采用的螢光燈，在照明用途上有潛力削減耗電費(fèi)用。
比LCD及LED優(yōu)勝
LCD是目前在小型裝置中選用的顯示屏，也流行于大屏幕電視，常規(guī)LED經(jīng)常在數(shù)字鐘及其他電子裝置上用作數(shù)字顯示，不過(guò)，OLED提供許多優(yōu)點(diǎn)皆超越這些LCD與LED：
1、OLED的塑料有機(jī)層比LED或LCD的結(jié)晶層更薄、更輕、更柔軟。
2、由于OLED發(fā)光層很輕，OLED基片是柔軟而非堅(jiān)硬，所以O(shè)LED基片可以是塑料的，比LED及LCD所用的玻璃基片更安全。
3、OLED比LED更光更亮，由于OLED的有機(jī)層比LED相應(yīng)的無(wú)機(jī)晶體管薄許多，這樣OLED的導(dǎo)電與放射層就可以造成多層式，還有，LED與LCD同要玻璃做支持，而玻璃吸收一些光。反之，OLED不需要玻璃。
4、與LCD很不同，OLED不需要背光，濾光鏡與偏振鏡，LCD工作是通過(guò)選擇遮蔽背光的區(qū)域，從而造出你看見(jiàn)的影像。不過(guò)，OLED是自己產(chǎn)生的，正由于OLED不靠背光，耗電方面就遠(yuǎn)低于LCD了（LCD損耗大部分在背光上），對(duì)于比如移動(dòng)電話的電池操作裝置來(lái)講這一點(diǎn)尤其重要。
5、OLED易于制造，可生產(chǎn)大型顯示屏，由于它們主要是塑料成分，可造出闊而薄。LCD要生長(zhǎng)及放置如此多的液晶是極其困難的。
6、OLED有闊的視場(chǎng)——約180度。由于LCD是以遮蔽光來(lái)操作，在某些角度下就會(huì)有內(nèi)在的視線阻礙，OLED自己產(chǎn)生光，所以提供非常廣闊的視野范圍。
綜合其優(yōu)點(diǎn)，包括更光亮更清晰顯示器：制造簡(jiǎn)單以致成本低和更堅(jiān)固的顯示模塊：以及快速反應(yīng)得以有全彩色的視頻圖像——即使在低溫下。
缺點(diǎn)
OLED似乎是各類型顯示屏中完美的技術(shù)，然而也有一些瑕疵：
1、紅與綠OLED薄膜雖壽命長(zhǎng)（1萬(wàn)至4萬(wàn)小時(shí)），但藍(lán)有機(jī)物目前壽命極短（只有約1千小時(shí)）。
2、制造過(guò)程現(xiàn)還昂貴。
現(xiàn)在與將來(lái)的應(yīng)用
目前，OLED使用于小型屏幕設(shè)備上，如移動(dòng)電話、PDA、數(shù)碼相機(jī)、MP4播放機(jī)等，在2004年9月，Sony公司宣告正為其CLIE PEG-VZ90型號(hào)個(gè)人娛樂(lè)裝置大量生產(chǎn)OLED屏幕。
Kodak已在其數(shù)碼相機(jī)型號(hào)中采用OLED顯示屏。
不少公司已經(jīng)生產(chǎn)電腦顯示屏和大屏幕電視，2005年5月Samsung公司宣告首臺(tái)采用OLED的40寸闊屏超薄電視。
在OLED領(lǐng)域中的研發(fā)正迅速向前邁進(jìn)，并且會(huì)領(lǐng)導(dǎo)將來(lái)在平視顯示屏、汽車儀表板、電子告示板、家居與辦公室照明。以及軟性顯示屏等應(yīng)用上。由于OLED刷新的速度比LCD快近一千倍，因此，設(shè)有OLED顯示屏的裝置就可以在近乎實(shí)時(shí)的改變信息，視頻圖像更富真實(shí)感，并不斷地更新。未來(lái)的新聞報(bào)紙將會(huì)是OLED顯示屏，即時(shí)看見(jiàn)突發(fā)新聞，并且也好像傳統(tǒng)的報(bào)紙一檔。閱畢之后可將之折起及放入公事包或背包里。
評(píng)論