Разница между принципом излучения OLED и LED

Разница между светодиодом и OLED

Сегодня рынок светодиодов перенасыщен, ценовая война усилилась, а размер прибыли постоянно сокращается. В этом контексте OLED-дисплеи появились в нужное время, предоставив большинству предприятий широкие перспективы для выхода на новые рынки. Так в чем же разница между OLED и LED и каков принцип их светоизлучающего излучения? Давайте обсудим это вместе ниже:

В светодиодах используются металлические материалы, в то время как в OLED используются органические материалы, принцип излучения света у них одинаков. Разница в том, что OLED не нуждается в подсветке, он излучает свет сам по себе и состоит из массива светодиодов. Яркость выше, чем у светодиодных жидких кристаллов, а толщина меньше. В будущем он заменит жидкокристаллический светодиодный экран. Светодиодный ЖК-экран нуждается в источнике подсветки, имеет среднюю яркость и низкую степень отображения при солнечном свете, но в настоящее время он наиболее широко используется.

Применения светодиодов можно разделить на две категории: одно — светодиодное применение с одной трубкой, включая светодиодную подсветку, инфракрасное светодиодное освещение и т. д., а другое — светодиодный дисплей. В настоящее время технология производства основных материалов для светодиодов в мире неравномерна, но что касается светодиодных дисплеев, то уровень проектирования и технологий производства в Китае занимает лидирующие позиции в мире.

Светодиодный экран представляет собой устройство отображения, состоящее из светодиодов, расположенных в виде массива. Он использует низковольтный сканирующий привод, который отличается низким энергопотреблением, длительным сроком службы, низкой стоимостью, высокой яркостью, малым количеством отказов, большим углом обзора и большим расстоянием видимости.

OLED означает органический светоизлучающий дисплей. Это новая категория ЖК-дисплеев для мобильных телефонов, известная как «дисплей мечты». Технология отображения OLED отличается от традиционных методов отображения LCD. Он не требует подсветки и использует очень тонкие покрытия из органических материалов и стеклянные подложки или специальные пластиковые подложки. Когда через них проходит электрический ток, эти органические материалы излучают свет. Более того, экран OLED-дисплея можно сделать легче и тоньше, с большим углом обзора, что позволяет значительно экономить электроэнергию. Однако, несмотря на то, что OLED с более совершенной технологией заменят ЖК-дисплеи, такие как TFT, в будущем, технология органических светоизлучающих дисплеев по-прежнему имеет недостатки, такие как короткий срок службы и трудности с крупномасштабными экранами.

OLED: также известный как органический электролюминесцентный дисплей, это органический светоизлучающий диод (Organic Light-Emitting Diode).

Базовая структура OLED представляет собой тонкий, прозрачный, похожий на полупроводник оксид индия и олова (ITO), соединенный с положительным электродом электричества, а также еще один металлический катод, обернутый в многослойную структуру. Весь структурный слой включает слой переноса дырок (HTL), светоизлучающий слой (EL) и слой переноса электронов (ETL).

Когда питание подается с соответствующим напряжением, отверстия положительного электрода и заряды отрицательного электрода объединяются в светоизлучающем слое для получения света. Три основных цвета — красный, зеленый и синий — производятся в соответствии с их различными рецептурами, составляющими основные цвета.

Особенностью OLED является то, что он излучает свет сам по себе, в отличие от TFT LCD, которому требуется подсветка, поэтому его видимость и яркость высоки. Во-вторых, низкое потребление напряжения и высокая эффективность энергосбережения в сочетании с быстрым откликом, малым весом, малой толщиной, простой конструкцией и низкой стоимостью считаются одними из самых многообещающих продуктов 21 века.

Принцип излучения органических светодиодов подобен неорганическим светодиодам. Когда устройство смещено в прямом направлении постоянным током (DC), энергия приложенного напряжения будет управлять электронами (электрон) и дырками (отверстие) в устройстве от катода и анода соответственно, когда они встречаются в проводимости, объединяются, образуют так называется электронно-дырочной рекомбинацией (Electron-Hole Capture).

Когда химическая молекула возбуждается внешней энергией, если спин электрона (электронный спин) и электрон в основном состоянии спарены, это синглетное состояние (синглет), а испускаемый свет представляет собой так называемую флуоресценцию (флуоресценция). И наоборот, если спины электронов возбужденного состояния и электронов основного состояния не спарены и не параллельны, такое состояние называют триплетным, а испускаемый свет — так называемой фосфоресценцией.

Когда состояние электрона изменяется с возбужденного высокого энергетического уровня на устойчивый низкий энергетический уровень, его энергия будет высвобождаться в виде фотонов (излучение света) или тепла (рассеивание тепла) соответственно. Фотонная часть может использоваться как функция отображения. Однако триплетную фосфоресценцию органических флуоресцентных материалов нельзя наблюдать при комнатной температуре, поэтому теоретическое предельное значение светоотдачи устройств PM-OLED составляет всего 25%.

Принцип излучения света PM-OLED заключается в использовании разницы энергетических уровней материалов для преобразования высвобождаемой энергии в фотоны, поэтому мы можем выбрать подходящие материалы в качестве светоизлучающего слоя или красители в светоизлучающем слое для получения желаемый цвет света. Кроме того, как правило, комбинированная реакция электронов и дырок находится в пределах десятков наносекунд (нс), поэтому скорость отклика PM-OLED очень высока.

 

P.S.: Типичная структура PM-OLED.

Типичный PM-OLED состоит из стеклянной подложки, ITO (оксид индия и олова) анода (анод), органического светоизлучающего слоя (слой излучающего материала) и катода (катода). Среди них тонкий и прозрачный ITO-анод и металлический катод сэндвичем органического светоизлучающего слоя. Когда дырки (дырки), введенные в анод, и электроны (электроны) с катода объединяются в органическом светоизлучающем слое, органический материал возбуждается, излучая свет.

Тем не менее, современная многослойная структура PM-OLED с лучшей светоотдачей и широко используемая, в дополнение к стеклянной подложке, катодным и анодным электродам и органическому светоизлучающему слою, по-прежнему необходимо сделать слой инжекции отверстий (HIL ) и транспортный уровень дырок (транспортный уровень дырок; HTL), транспортный уровень электронов (ETL) и уровень инжекции электронов (EIL) и другие структуры. Кроме того, необходимо обеспечить изолирующий слой между каждым передающим слоем и электродом. Следовательно, сложность обработки термическим испарением (испарением) относительно возрастает, а производственный процесс усложняется.

Поскольку органические материалы и металлы очень чувствительны к кислороду и влаге, их необходимо упаковывать и защищать после производства. Хотя PM-OLED должен состоять из нескольких слоев органической пленки, толщина слоя органической пленки составляет всего около 1000–1500 A° (0,10–0,15 мкм), а общая толщина всей панели дисплея (панели) после инкапсуляция и осушитель (осушитель) менее 200 мкм (2 мм), имеет то преимущество, что он тонкий и легкий.

 

Структура и принцип работы OLED

1. OLED-структура

OLED состоит из следующих частей:

Базовый слой. Базовый слой используется для поддержки всего OLED.

Анод-Анод устраняет электроны, когда ток течет через устройство.

Органический слой. Органический слой состоит из органических молекул или органических полимеров.

Проводящий слой. Этот слой состоит из молекул органического пластика, которые переносят «дырки» от анода. Полианилин можно использовать в качестве проводящего полимера OLED.

Эмиссионный слой. Этот слой состоит из молекул органического пластика, которые переносят электроны от катода; в этом слое осуществляется светоизлучающий процесс. В качестве полимера эмиссионного слоя можно использовать полифлуорен.

Катод. Когда в устройстве протекает ток, катод вводит электроны в цепь.

2. Производство OLED

Наиболее важной частью производственного процесса OLED является нанесение органического слоя на базовый слой. Есть три способа выполнить эту задачу:

1) Вакуумное напыление или вакуумное термическое испарение

Органические молекулы в вакуумной камере будут слегка нагреваться, а затем эти молекулы будут конденсироваться в виде тонких пленок на низкотемпературном базовом слое. Этот метод очень затратный, но эффективность низкая.

 

2) Осаждение органических паров

В реакционной камере низкого давления с горячей стенкой газ-носитель переносит испаренные органические молекулы в низкотемпературный базовый слой, а затем органические молекулы конденсируются в тонкую пленку. Использование газа-носителя может повысить эффективность и снизить стоимость OLED.

 

3) Струйная печать

Используя струйную технологию, OLED можно распылять на базовый слой так же, как чернила распыляют на бумагу во время печати. Струйная технология значительно снижает стоимость производства OLED, а также позволяет печатать OLED на пленках с очень большой площадью поверхности для производства больших дисплеев, таких как 80-дюймовые телевизоры с большим экраном или электронные рекламные щиты.

 

3. Светоизлучающий процесс OLED

Способ, которым OLED излучает свет, аналогичен способу излучения светодиода, и он должен пройти процесс, называемый электрофосфоресценцией.

Конкретный процесс выглядит следующим образом:

1) Аккумулятор или источник питания устройства OLED подает напряжение на OLED.

2) Ток течет от катода к аноду и проходит через органический слой.

3) Катод выводит электроны в эмиссионный слой органических молекул.

4) Анод поглощает электроны, передаваемые из органического молекулярного проводящего слоя. (Это можно рассматривать как выходные отверстия анода в проводящем слое, и оба эффекта равны.

5) На стыке излучающего слоя и проводящего слоя электроны будут соединяться с дырками.

6) Когда электрон сталкивается с дыркой, он заполняет дырку.

7) Когда происходит этот процесс, электроны выделяют энергию в виде фотонов.

8) OLED излучает свет.

9) Цвет света зависит от типа органических молекул в эмиссионном слое. Производители поместят несколько органических пленок на один и тот же OLED-экран, чтобы сформировать цветной дисплей.

10) Яркость или интенсивность света зависит от величины приложенного тока. Чем больше ток, тем выше яркость света.

 

4. Классификация OLED

Ниже приведены несколько видов OLED: OLED с пассивной матрицей, OLED с активной матрицей, прозрачный OLED, OLED с верхним излучением, складной OLED, белый OLED и т. д.

Каждый тип OLED имеет свое уникальное назначение. Далее мы обсудим эти типы OLED один за другим. Первая — это пассивная матрица и активная матрица OLED.

 

Структура OLED с пассивной матрицей

PMOLED имеет катодную ленту, органический слой и анодную ленту. Анодный пояс и катодный пояс перпендикулярны друг другу. Пересечение катода и анода образует пиксель, то есть там, где излучается свет. Внешняя схема подает ток на выбранные катодную полосу и анодную полосу, тем самым определяя, какие пиксели излучают свет, а какие нет. Кроме того, яркость каждого пикселя пропорциональна величине приложенного тока.

PMOLED прост в производстве, но его энергопотребление больше, чем у других типов OLED, в основном потому, что для него требуются внешние схемы. PMOLED является наиболее эффективным при использовании для отображения текста и значков и подходит для создания небольших экранов, таких как те, которые обычно используются в мобильных телефонах, карманных компьютерах и MP3-плеерах. Даже при наличии внешнего контура энергопотребление пассивной матрицы OLED все равно меньше, чем у нынешних LCD, используемых в этих устройствах.