- OLED發光原理及其應用
- OLED驅動技術
- OLED所面臨的技術問題
- 對OLED的個人見解
OLED發光原理及其應用
1.1 OLED發光原理
有機發光二極管(Organic Light Emitting Diode，簡稱“OLED”）屬載流子雙注入型發光器件，其發光機理為 ：在外界電場的驅動下，電子和空穴分別由陰極和陽極注入到有機電子傳輸層和空穴傳輸層，並在有機發光層中複合生成激子，激子輻射躍遷回到基態併發光，光從透明陽極和襯底發出。
OLED與LED的區別於聯繫：
- 目前，業界對於對於OLED與LED兩者之間的關係有很多爭論。
- 01.OLED發光的方式類似於LED，屬於注入式電致發光器件
- 02. OLED和LED都是通過半導體發光，區別在於LED採用的是無機半導體，OLED則採用有機半導體
OLED照明的優勢：
- 01.LED由於其無機材料的製造工藝的限制，只能以點光源的形式應用。OLED以成本低的玻璃做基板，可以用真空鍍膜技術製造，是先天的面光源技術
- 02. OLED照明易實現薄型化、柔性化，製備在柔性的基板上可製成彎曲的光源
- 03.發出柔和的光線，人肉眼直視OLED光源，不會產生目眩之感
- 04.適用於顏色品質要求較高的場合（顯色品質高）
2.OLED 顯示器
OLED顯示原理：
光的顏色取決於發射層有機物分子的類型。生產商會在同一片OLED上放置幾種有機薄膜，這樣就能構成彩色顯示器。當然控住驅動每個像素的電子驅動電路尤為重要。
OLED顯示器優勢：
01.幾乎沒有可視角度的問題，即使在很大的視角下觀看，畫面仍然不失真
02.響應時間是LCD的千分之一，顯示運動畫面絕對不會有拖影的現象
03.相較於LED或LCD的晶體層，OLED的有機塑料層更薄、更輕而且更富於柔韌性
04.低功耗、低發熱量（OLED不需逆光系統）
05.優異的抗震性能
OLED驅動技術
注入到顯示器件中每個顯示像素的電流可以單獨控制，不同的顯示像素在驅動信號的作用下，在顯示屏上合成出各種字符、數字、圖形以及圖像。有機電致發光顯示驅動器的功能就是提供這種電流信號。
PM-OLED工藝簡單，但受限於驅動方式，尺寸通常無法突破 5 in。目前市場上以無源驅動 OLED 為主，主要應用於小型便攜設備中，如 PDA 以及遊戲機等，發揮輕、薄、低功耗的優勢。
由於有機發光薄膜的厚度在納米量級，發光面積尺寸一般大於100um,因此器件具有很明顯的電容特性，為提高顯示器件的刷新頻率，對不發光的像素對應的電容進行快速放電，目前很多驅動電路採用正向恆流反向恆壓的驅動模式。
上圖為單色、N行、M列 OLED顯示屏驅動電路，是按行掃描原理。列驅動電路高電平+行掃描電路的掃描驅動元件飽和導通輸出低電平=發光如此循環掃描，依次顯示每一行的內容，也就產生了一幀的圖像
正向電壓>發光閾值電壓，像素髮光顯示
正向電壓
對發光像素，發光強度於注入的電流成正比——OLED屬於電流型元件（弊端）
某一有機電致發光像素(選擇點) 呈現的顯示效果，由施加在它所在行電極上和列電極上的選擇合成電壓來實現
“交叉效應”現象的產生與解決
“交叉效應”：當某一點的電場電壓處於閾值電壓附近時，屏上將出現不應有的半顯示狀態，使顯示對比度下降，此現象叫做“交叉效應”。
解決辦法：解決的方法是讓所有未選中的有機電致發光像素上施加反向電壓，即反向截止法。根據OLED發光原理，反向截止強行使可能形成發光的弱場漂移、擴散電流都不可能在像素中通過，從而有效地消除了“交叉效應”增加了顯示對比度，提高了畫面質量 。
“串擾”現象的產生與解決
“串擾”：根據OLED發光原理，只要組成它們結構的任何一功能膜是直接連在一起的，在兩個發光像素之間就有可能形成相互“串擾”的現象，即一個像素髮光，另一個像素也可能發出微弱的光，這種現象主要是因為有機功能薄膜厚度均勻性和薄膜的橫向絕緣性差造成的。解決辦法：解決的方法也是讓所有未選中的有機電致發光像素上施加反向電壓，即反向截止法。
有源驅動與無源驅動的比較：
1.有源驅動技術與無源驅動技術的結構不同：
無源驅動矩陣像素由陰極和陽極單純基板構成，陽極和陰極的交叉部分可以發光，驅動用IC需要進行外裝。有源驅動的每個像素配備具有開關功能的低溫多晶硅薄膜晶體管，而且每個像素配備一個電荷存儲電容，外圍驅動電路和顯示陣列整個系統集成在同一玻璃基板上。
2.驅動方式不同：
無源矩陣的驅動方式為多路動態驅動，這種驅動方式受掃描電極數的限制，有源驅動方式屬於靜態驅動方式，有源矩陣OLED具有存儲效應，可進行100％的負載驅動，這種驅動不受掃描電極數的限制，可以對像素獨立進行選擇性調節。
3.有源矩陣可以實現高亮度和高分辨率：
無源矩陣非選擇時顯示很快消失，為了使顯示屏達到一定的亮度，隨著列數的增加，每列的亮度必須增加，必須相應的提高驅動電流密度。由此可見，無源陣列難以實現高亮度和高分辨率。有源矩陣驅動不受掃描電極的限制，易於實現高亮度和高分辨率。
4.有源驅動易於實現彩色化：
無源矩陣的驅動方式為多路動態驅動，難以對低亮度的紅色和藍色獨立進行調控，這給彩色化帶來了困難。有源驅動由於可以對亮度的紅色和藍色像素獨立進行灰度調節驅動，這更有利於OLED色彩化的實現。
5.有源矩陣易於實現大面積顯示：
無源矩陣驅動難以實現大面積顯示。行數增加，為獲得必要的亮度，需要提高電流密度，這樣就使發光效率相應降低而功耗增加。此外，大面積驅動要求大電流量，IT0電極和有機層的發熱增加，使得器件的穩定性降低，難以實現高亮度的顯示。有源矩陣的結構從根本上解決了上述問題，因此易於實現大面積顯示。
6.工藝成本的比較：
無源矩陣必須用進行外接驅動電路，使得器件體積增大和重量增加，但無源驅動由簡單的矩陣構成，基板製造工藝簡單；有源矩陣的驅動電路藏於顯示屏內，更易於實現集成度和小型化，但有源驅動低溫多晶硅TFT工藝複雜，設備投資大。所以二者成本不相上下。
OLED所面臨的技術問題
1.封裝技術
由於OLED中的有機功能層對水、氧氣都很敏感，它滲入的水或氧氣會發生反應， 從而形成不發光的黑點，另外空穴傳輸材料在室溫下會結晶，並且會隨著周圍環境溫度的升高而加快，致使在較高溫度( 55℃ )下，有機發光器件的壽命會縮短，所以封裝這一環節是很關鍵的一步。
2. 材料技術
OLED的材料主要有空穴傳輸層材料， 電子傳輸層材料，和發光材料。這些材料不同程度的影響整個器件的熱穩定性、耗能及發光效率。
3.驅動技術
由於無源驅動原理上的限制， 目前採用無源驅動的顯示屏尺寸以及分辨率已經達到了極限，OLED顯示技術若想進一步發展，只能求助於有源驅動技術。然而其製作上卻較複雜、開發難度很大，技術主要掌握在夏普與東芝手中。
4.製程技術
對於小分子材料的OLED採用真空蒸鍍技術，其製作工藝成本比較低。高分子材料由於可以溶於液體之中， 所以採用塗布法或噴墨式製造，可以適合製作大尺寸的面板。 在研究中主研究OLED印刷、噴墨打印技術，解決高分子成膜大規模生產工藝，從而降低生產成本。
5. 軟屏技術
研究軟屏技術主要是研究OLED軟屏材料和軟屏製造工藝技術，解決發光材料附著力和基板的氣密差及軟屏有源驅動困難等問題，實現柔軟大屏幕顯示。
對OLED的個人見解
1.要實現捲曲屏技術，需要將納米技術，平面顯示和微電子技術等技術的整合
2.不解決壽命問題，OLED在平面顯示上還是無法與LCD 抗衡
3.最大優勢：可彎曲+高靈敏度———虛擬實境（VR）
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