科普：OLED屏幕优缺点以及发展历程

　　OLED的前世今生
 

　　有机发光二极管(英文：Organic Light-Emitting Diode，缩写：OLED)又称有机电激发光显示器(英文：Organic Electroluminescence Display，缩写：OELD)、有机发光半导体，与薄膜晶体管液晶显示器为不同类型的产品，前者具有自发光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率、全彩化及制程简单等优点，但相对的在大面板价格、技术选择性 、寿命、分辨率、色彩还原方面便无法与后者匹敌，有机发光二极管显示器可分单色、多彩及全彩等种类，而其中以全彩制作技术为困难，有机发光二极管显示器依驱动方式的不同又可分为被动式(Passive Matrix，PMOLED)与主动式(Active Matrix，AMOLED)。
 

　　有机发光二极管可简单分为有机发光二极管和聚合物发光二极管(polymer light-emitting diodes，PLED)两种类型，目前均已开发出成熟产品。聚合物发光二极管相对于有机发光二极管的主要优势是其柔性大面积显示。但由于产品寿命问题，目前市面上的产品仍以有机发光二极管为主要应用。
 

　　初观察到有机材料中电致发光现象的是二十世纪五十年代André Bernanose和他在法国南茜大学的同事，1960年，Martin Pope和他在纽约大学的一些同事开发了与有机晶体接触的欧姆暗电极( ohmic dark-injecting electrode)。他们进一步描述了空穴注入电极触点和电子注入电极触点所需的能量需求。这些正是所有现代OLED器件中电荷注入的基础。Pope的小组还通过在400伏特电压下使用一小块银电极，观察到了单一纯蒽晶体和掺有并四苯的蒽晶体在真空下的直流电致发光的现象。并提出了场加速电子励磁分子荧光的机制。
 

　　ēn(Anthracene)蒽，俗称绿油脑，一种稠环芳香烃，分子式C14H10，分子量178.22。无色棱柱状晶体，有蓝紫色荧光，有升华性，有毒。不溶于水，微溶于乙醇，溶于乙醚、苯、甲苯、氯仿、丙酮、四氯化碳。
 

　　Pope的小组还通过在400伏特电压下使用一小块银电极，观察到了单一纯蒽晶体和掺有并四苯的蒽晶体在真空下的直流电致发光的现象。Martin·Pope的小组在1965年报告说，在没有外部电场的情况下，蒽晶体中的电致发光是由热化电子和空穴的重组引起的，并且蒽晶体中能量的导电能级是高于激子(激发子，晶结构中受激发的电子)中能级的。同样在1965年，加拿大国家研究委员会的W.Helfrich和W. G. Schneider在使用空穴和电子注入电极的蒽单晶中实现了双重注入复合电致发光。同一年，陶氏化学研究人员通过提出高压交流电驱动电绝缘的一毫米熔融磷光体薄层制备电致发光原件的方法而获得了相关的(该元件由研磨的蒽粉、并四苯、石墨粉末组成)。
 

　　而对聚合物薄膜进行了电致发光观察的则是Roger Partridge在英国的国家物理实验室，他们的成果于1975年获得，并于1983年发表。
 

　　后，自1975年开始加入柯达公司Rochester实验室并从事有机发光二极管研究的邓青云博士，在意外中发现了OLED。1979年的一天晚上，他在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室，回到实验室后，他发现在黑暗中的一块做实验用的有机蓄电池在闪闪发光，从而开始了对有机发光二极管的研究。到了1987年，邓青云和同事Steven成功地使用类似半导体 PN结的双层有机结构次作出了低电压、率的光发射器。为柯达公司生产有机发光二极管显示器奠定了基础。由此被誉为OLED之父。OLED英文名为Organic Light-Emitting Diode，缩写：OLED)，中文名(有机发光二极管)更是邓青云命名的。
 

　　邓青云博士，出生于香港，并于英属哥伦比亚大学得到化学理学士学位，于1975年在康奈尔大学获得物理化学博士学位。
 

　　到了1990年，英国剑桥的实验室也成功研制出高分子有机发光原件。1992年剑桥成立的显示技术公司CDT(Cambridge Display Technology)，这项发现使得有机发光二极管的研究走向了一条与柯达完全不同的研发之路。可广泛利用在各个领域，目前OLED更多使用的是AMOLED技术。
 

　　而LCD与OLED大的区别就是，LCD的像素是不会发光的，但OLED的像素却是自发光的，并不需要外部光源。通常认为，OLED在技术上比LCD更为先进。
 

　　OLED的技术细节
 

　　有机发光二极管基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：电洞传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当元件受到直流电所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子与空穴分别由阴极与阳极注入元件。
 

　　OLED基本结构：1. 阴极 (?)；2. 发光层(Emissive Layer， EL)；3. 阳极空穴与阴极电子在发光层中结合，产生光子；4. 导电层(Conductive Layer)；5. 阳极 (+)
 

　　离域电子(英语：delocalized electron)，也称游离电子，是在分子、离子或固体金属中不止与单一原子或单一共价键有关系的电子。
 

　　由于部分或全部分子上的共轭引起的π电子的离域化，导致有机分子导电，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合而释放出能量，当受激分子回到基态时辐射跃迁而产生光子并产生发光现象。并依照材料特性不同，产生红、绿和蓝三原色，构成基本色彩。OLED的特性是自发光，不像薄膜晶体管液晶显示器需要背光，因此可视度和亮度均高，且无视角问题，其次是驱动电压低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为 21世纪具前途的产品之一。
 

　　空穴：一个呈电中性的原子，其正电质子和负电电子的数量是相等的。现在由于少了一个负电的电子，所以那里就会呈现出一个正电性的空位，这便是空穴。
 

　　典型的OLED是由位于两个电极之间的有机材料层组成的，其阳极和阴极全部沉积在基板上。初的高分子OLED只由单一的有机层组成，为了提率，具有两层或更多层的多层OLED才开始被制造出来(此外， 通过选择不同的材料以提供更渐进的电子分布来辅助在电极处的电荷注入，或者阻止电荷到达相反的电极，也可以提率)。
 

　　简而言之，OLED的发光过程通常是由以下5个阶段完成的。
 

　　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。
 

　　总结
 

　　作为一种崭新的屏幕类型，OLED 屏幕相关的技术也不够成熟，一些问题也亟需解决，不过随着技术的发展，相信这种技术很快就会发展出来，回望它的发展历史，也并没有什么曲折的历程，相信普及以后也能给人们带来很多便利，值得期待，想要尝鲜的朋友们呢，倒是可以现在尝试一下，作为明日之星，OLED这种屏幕仍然有很大的发展空间。(原标题：谈谈OLED屏的前世今生及其优缺点)