OLED显示原理调研

OLED显示原理

一、简介

OLED（Organic Light-Emitting Diode, 有机发光二极管）是指有机半导体材料和发光材料在电场的作用下，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，在一定电场作用下，电子和空穴分别从阳极和阴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。

OLEI与LC［最大的不同在于，LC取术可以简单的理解为，外界施加电压使液晶如闸门般地阻隔背光或让背光穿透，进而将光线投射在不同颜色的彩色滤光片中形成图像。而OLE是通过电流驱动有机薄膜本身来发光的，发的光可为红、绿、蓝、白等单色，同样也可以达到全彩的效果。

优点：

1.厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻；

2．固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔；

3 .几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真；

4.响应时间是LCD勺千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象；

5.低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCDW无法做到;

6．制造工艺简单，成本更低；7.发光效率更高，能耗比LCD要低；

8．能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。

缺点：

1.寿命通常只有5000小时，要低于LCD至少1万小时的寿命；

2.不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携类的数码类产品；

3.存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。

二、基本结构与发光原理

OLED的基本结构如图1所示。它由以下各部分组成：

基层（透明塑料，玻璃，金属箔）——基层用来支撑整个OLED。

1阳极（透明）——阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子“空穴” ）。

2有机层——有机层由有机物分子或有机聚合物构成。

3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。

4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

5阴极（可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定）一一当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。

图 1 OLED 基本结构

如图2所示，OLE啲发光过程通常由以下5个阶段完成。

1．在外加电场的作用下载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。

2．载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。

3．载流子的复合：电子和空穴复合产生激子。

4．激子的迁移：激子在电场的作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。

5．电致发光：激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，释放出能量。

图2 OLE［啲发光过程

目前在OLE全彩显示器技术方面，实现彩色化的方法主要有3种：独立发光材料法，光色转换法以及彩色滤光薄膜法。

独立发光材料法：如图3所示，是以红绿蓝三色为独立发光材料进行发光，是目前OLE 彩色化最常用的工艺方法。

图3独立发光材料法图4光色转换法

光色转换法：如图4所示，主要利用蓝光为发光源，经由光色转换薄膜将蓝光分别转换成红光或绿蓝光进而实现红绿蓝三色光。

彩色滤光膜法：如图5所示，有些类似LCD,采用白色光源透过类似LCD勺彩色滤光片来达到全彩的效果。

图 5 彩色滤光膜法

三、电路驱动

根据驱动电路与基板的关系，OLED分为有源驱动和无源驱动有机发光显示器两

大类。

对于无源驱动有机发光显示器，基板周边需要外接驱动电路的有机发光显示器。显示基板上的显示区域仅仅是发光像素（电极，各功能层），所有的驱动和控制功能由集成IC完成，（IC可以置于在基板外或者基板上非显示区域）。无源矩阵的驱动方式为多路动态驱动，这种驱动方式受扫描电极数的限制，占空比系数是无源驱动的重要参数。

对于有源驱动有机发光显示器：外围驱动电路和显示阵列集成在同一基板上的有机发光显示器。在显示基板上的显示区域内，每个像素至少配备两个薄膜晶体管和一个电荷存储电容，用于保证扫描寻址时，扫描一场的周期内，每个像素的发光与否的状态不变。

静态驱动：如图6所示，各有机电致发光像素的相同电极（比如阴极）是连在一起引出的，各像素的另一电极（比如阳极）是分立引出的。分立电极上施加的电压决定对应像素是否发光，在一幅图像的显示周期中，像素发光与否的状态是不变的。

动态驱动：如图7所示，显示屏上像素的两个电极做成了矩阵型结构，即水平一组显示像

素的同一性质的电极是共用的，纵向一组显示像素的相同性质的另一电极是共用的。如果像素可分为N亍M列，就可以有Nt行电极和M个列电极，我们分别把它们称为行电极和列电极。为了点亮整屏像素，将采取逐行点亮或者逐列点亮，点亮整屏像素时间小于人眼视觉暂留极限20mS勺方法。

图6 静态驱动

图7 动态驱动

有源矩阵的驱动方式属于静态驱动方式，有源矩阵OLE具有存储效应，可进行100%负载驱动，这种驱动不受扫描电极数的限制，可以对各像素独立进行选择性调节。

有源矩阵可以实现高亮度和高分辨率。？无源矩阵由于有占空比的问题，非选择

时显示很快消失，为了达到显示屏一定的亮度，扫描时每列的亮度应为屏的平均亮

度乘以列数。如64列时,?平均亮度为100cd/m2,?则1列的亮度应为6400cd/m2。随

着列数的增加，每列的亮度必须相应增加，相应的必须提高驱动电流密度。由此可

以看出，无源矩阵难以实现高亮度和高分辨率。？有源矩阵无占空比问题，驱动不受

扫描电极数的限制，易于实现高亮度和高分辨率。有源驱动还具有其他许多优点，

例如提咼了发光亮度、减少了电极引线的功耗、提咼了均匀性和寿命，使大面积咼分辨率显示成为可能