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读懂这16个问题,能够让你深入了解OLED

Judy 2019-05-10 0
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1、 名词解释

HOMO能级和LUMO 能级 、电荷迁移率、量子效率、对比度、显色指数、波导效应HOMO & LUMO: 已占有电子的能级最高的轨道称为最高已占轨道,用HOMO表示。未占有电子的能级最低的轨道称为最低未占轨道,用LUMO表示。HOMO、LUMO统称为前线轨道,处在前线轨道上的电子称为前线电子。HOMO:Highest Occupied Molecular OrbitalLUMO:Lower Unoccupied Molecular Orbital电荷迁移率:迁移率是指载流子(电子和空穴)在单位电场作用下的平均漂移速度,即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度,运动得越快,迁移率越大;运动得慢,迁移率小。电子迁移率是衡量半导体光电材料的一个重要技术指标有机半导体的电荷迁移率都比较小,一般在10-4cm2/Vs量子效率:OLED发光属于电流驱动,量子效率指发出光子数目与注入电子数目的比率外部量子效率指在观测方向,射出器件表面的光子数目与注入电子数目的比率。

 

对比度:对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量,差异范围越大代表对比越大,差异范围越小代表对比越小,好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩,当对比率高达300:1时,便可支持各阶的颜色。但对比率遭受和亮度相同的困境,现今尚无一套有效又公正的标准来衡量对比率,所以最好的辨识方式还是依靠使用者眼睛。

 

显色指数( color rendering index)显色指数越大,越能真实反映物体的本来颜色。

 

太阳光和白炽灯均辐射连续光谱,物体在太阳光和白炽灯的照射下,能显示出它的真实颜色,但当物体在非连续光谱的照射下,颜色就会有不同程度的失真,我们把光源对物体真实颜色的呈现程度称为光源的显色性。显色指数,就是用来表示显色性优劣的系数。

 

波导效应:光被局限于介质内的模式又可称为波导效应,缩小介质的厚度可以降低此模式。

 

2、 什么是OLED?画出一个基本的OLED的器件结构图,并简述其发光机理

 

OLED 640.webp (1)

OLED

 

3、 OLED和LCD相比,OLED有哪些优缺点?

 

OLED

 

4、 什么是荧光发光和磷光发光?简述二者的不同之处。

 

1、分子由激发态回到基态或由高激发态到低激发态,同是发射一个光子的过程称为辐射跃迁,包括荧光和磷光。

 

2、 荧光(Fluorescence):由多重度相同的状态间发生辐射跃迁产生的光,如S1→S0的跃迁。

 

3、磷光(Phosphorescence):不同多重度的状态间辐射跃迁的结果,如T1→S0;Tn→SO。由于该过程是自旋禁阻的 ,因此与荧光相比其速度常数要小的多。

 

OLED

 

5、 什么是非辐射能量转移?它有几种方式?为什么磷光器件内部量子效率可以接近100%?

 

非辐射能量转移:原子在不同能级转移时并不伴随光子的发射和吸收,而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给它的能量。

 

Förster 非辐射能量转移是分子间偶极-偶极作用所造成的非辐射能量转移,适合分子间距离50-100Å ,此机制电子是由客发光体基态跃至激发态,此过程必须遵守电子自旋的一致性,只能转移给客发光体的单重激发态。

 

Dexter能量转移,是利用电子在两分子间直接交换的方式,因涉及电子云的重叠或分子间的接触,只适合分子间距离在10-15Å以内之短距离能量转移。电子交换必须符合Wigner-wetmer选择定则,即电子交换前后保留其电子自旋,只适用于单重态-单重态和三重态-三重态能间的转移。

 

磷光器件内部量子效率:根据自旋量子统计理论, 在有机电致发光材料中, 荧光材料因其只能单纯依靠单重态激子辐射衰减发光, 电致发光的最大内量子效率只有25%;而磷光材料能够通过系间窜越, 在发光过程中可以同时利用单线态和三线态激子, 理论上内量子效率可以达到100%, 发光效率是荧光材料的4倍。

 

OLED

OLED

 

6、 什么是串联式OLED?和传统OLED结构相比,串联式结构有什么优缺点?举例说明。

 

串联式OLED:串联式OLED是利用特定的连接层材料,将两个或多个发光单元连接起来。串联式结构可以提高器件的发光效率、亮度和寿命,但驱动电压也会随元件串联的数目而成倍增加。

 

串联式(tandem)OLED器件的优缺点

 

OLED

 

例如:该连接层的加入制作的tandem OLED可以有效的提高白光器件的发光效率。

 

串联式OLED有着更高的驱动电压,但是在寿命和效率上却有着很强的优势,其原因主要有以下几点:

 

1、等离子猝灭少:传统的OLED要承受正负两个电极的等离子猝灭,而tandem OLED只承受发光单体附近的一个电极的猝灭。

 

2、在每个连接层里都会存在一个电荷产生界面平均分配空穴电子使其分别注入邻近的发光单体。

 

3、电场致使猝灭比传统的OLED少。

 

7、白光OLED有几种实现方法?分别简述之。

 

OLED

OLED

OLED

OLED

8、 OLED显示器的驱动方式有几种?并简述它们的异同。

 

OLED

OLED

 

μr辐射效率,μf荧光量子效率,μp磷光量子效率,μc(转换效率)

 

电子、电洞的再结合率γ是影响OLED元件发光效率的其中一个重要因素,目前主要采取以下三种方法:

 

I 使用适当的电子,电洞注入材料来平衡注入的载子

 

II 电子、电洞传输材料的改良,进而改变载子在有机传输材料的移动能力,来达到平衡

 

III 藉由元件结构的改善来达到载子的平衡

 

处于高激发能的分子,可以把能量传给处于低能的分子,此过程称为能量转移。通过此原理,可以通过在主发光体中加入少量的客发光体来修改电激发光的颜色。也可以增加整个OLED元件的发光效率,甚至可以增加器件的寿命。

 

9、 影响OLED器件寿命的因素有哪些?分述之。

 

影响器件寿命的因素:

 

本质劣化因素:发光材料本身的特性引起的器件寿命的衰退。

 

(a)有机薄膜的稳定性; (b)阳极与有机层的接触面激发能的稳定性;

 

(c) 可移动的粒子杂;(d)铟的迁移机制; (e) Alq3阳离子的不稳定性;

 

(f)正电荷累积的机制。

 

非本质劣化因素:因封装,ITO 玻璃的清洁度等外在物理特性引起的器件寿命的衰退。

 

基板的平整度; 微小颗粒的污染; 金属层与有机层的分离; 金属层的表面微小空隙

 

10、 什么是微共振腔效应?微共振腔效应对OLED器件有什么影响?

 

当光子从发光层发出后,会在反射镜和半反射镜之间发生破坏性或者建设性的干涉,正是利用这种干涉效应来选择发射光的。也即是对于一个多波段的白光可以通过微共振腔效应来实现三基色发射。

 

11、 简述实验室制作OLED器件的工艺流程。

 

ITO玻璃清洗→光刻→再清洗→前处理→真空蒸镀有机层→真空蒸镀背电极→真空蒸镀保护层→封装→切割→测试→模块组装→产品检验及老化实验。

 

12、 实现OLED全彩化的技术有哪些?

 

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:R,G,B三像素并置法:顾名思义

 

此技术是将红,绿,蓝三个OLED并置与基板上成为三原色像素。具体制法是在蒸镀红,绿,蓝其中一组有机材料时,利用遮挡掩膜将另外两个像素遮蔽,然后利用高精度的对位系统移动遮挡掩膜或者基板,再继续下一个像素的蒸镀。故该技术对位系统的精度,遮挡掩膜开口尺寸的误差和遮挡掩膜阻塞污染问题是关键。

 

光色转换法: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。

 

该方法可以避免由于R,G,B 三种元件的效率,寿命不同而带来的驱动电路和电路补偿的问题。

 

彩色滤光膜法:有些类似LCD,采用白色光源透过类似LCD的彩色滤光片来分解出红,绿,蓝三基色从而来达到全彩的效果。

 

还有不常见的微共振腔法

 

微共振腔法:当光子从发光层发出后,会在反射镜和半反射镜之间发生破坏性或者建设性的干涉,正是利用这种干涉效应来选择发射光的。也即是对于一个多波段的白光可以通过微共振腔效应来实现三基色发射。

 

13、 镀膜技术有几种?分别简述各种镀膜技术及其特点。

 

镀膜技术之一:热蒸镀法

 

真空热蒸镀技术是目前制作OLED薄膜器件的主要技术,也是发展最早,最成熟的器件制作方法。其是利用有机材料在高温下升华的作用制成的。

 

缺陷是:真空热蒸镀(VTE)技术无法解决有机材料均匀分层的问题,进而无法实现OLED大面板显示屏的量产

 

镀膜技术之二:有机气相沉积法(OVPD)

 

有机气相沉积法的特点是:

 

1.沉积速率可由温度及载气流量控制,沉积速率快,量产可能性高

 

2.玻璃基板可设计朝上,朝下或者直立

 

3.不需高高真空(真空约1~0.1mTorr)

 

4.分子行进路线为随机碰撞(平均自由程为数十微米)

 

5.可藉由莲蓬头设计达成极致的均匀性

 

6.能适应不同时代的基板材料,更容易实现大面积的显示

 

缺点是:技术专利竞争激烈,技术难以全面普及

 

镀膜技术之三:喷墨打印技术(IJP)

 

运用该方法制作的OLED具有以下特点:

 

1、该方法可以使玻璃底板上的有机材料形成均匀薄膜层的工艺

 

2、解决了真空热蒸镀技术在生产大屏幕OLED显示方面存在的几大缺陷

 

3、对材料的利用率非常高,可以降低生产成本

 

4、无需用遮光板减少工艺步骤

 

该技术的价格昂贵,技术不是太过成熟而足以大量产业化

 

14、 什么是串联OLED,串联OLED有什么特征?

 

串联式OLED是利用特定的连接层材料,将两个或多个发光单元连接起来。串联式结构可以提高器件的发光效率、亮度和寿命,但驱动电压也会随元件串联的数目而成倍增加。

 

15、 分析下面双波段白光器件的结构,说明各层的功能

 

OLED

 

16.比较一下OLED, LED-LCD, PDP 和 SED技术的不同,谈一下你对显示技术行业发展现状及发展趋势的看法(主观发挥,200~300字)。

 

PDP(Plasma Display Panel,等离子显示板,台湾地区称为电浆显示)是一种利用气体放电的显示技术,其工作原理与日光灯很相似。它采用等离子管作为发光元件,屏幕上每一个等离子管对应一个像素,屏幕以玻璃作为基板,基板间隔一定距离,四周经气密性封接形成一个个放电空间。放电空间内充入氖、氙等混合惰性气体作为工作媒质。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。 当向电极上加入电压,放电空间内混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线,紫外线激发荧光屏,荧光屏发射出可见光,显现出图像。

 

SED利用阴极发射电子,然后通过电场加速,使电子轰击荧光粉发出亮光SED屏幕上的每个像素内都有一个属于自己的电子发射装置(阴极),这个电子发射装置其实就是一个宽度约为5nm(纳米)的碳纳米间隙。由于间隙宽度极小,只要在间隙两端施加10伏特左右的电压便能产生电子流(这与闪存芯片中存储元的充放电原理相同,被称作“F-N隧道效应”) 此时,如果给金属背板(阳极)施加一个正电压,与阴极之间形成一个电场,电子流便会在电场力的作用下逃离间隙,奔向阳极,轰击荧光粉,发出荧光。

 

LED-LCD指用LED(发光二极管)作为背光光源的液晶显示器(LCD),通常意义上指 WLED(白光 LED)。LED 的优势是体积小、功耗低,因此用 LED 作为背光源,可以在兼顾轻薄的同时达到较高的亮度。

 

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