OLED是什麼?有機發光二極體的構造

作者:HighTech   |   2018 / 10 / 30

文章來源:知識力   |   圖片來源:Koko


 有機電激發光顯示器的構造

「有機電激發光顯示器(OEL:Organic Electrical Luminescence)」又稱為「有機發光二極體顯示器(OLED:Organic Light Emitting Diode)」,其構造如 <圖一> 所示,將可以發出紅光、綠光、藍光的「有機發光半導體(一種會發光的塑膠)」塗佈在導電玻璃上,再蒸鍍金屬電極,直接對不同顏色的有機發光半導體施加電壓注入電子與電洞,電子與電洞在有機發光半導體內結合發光。

使用有機電激發光顯示器的構造簡單,亮度夠高,可惜有機發光半導體其實就是一種「塑膠」,由於塑膠發光的光學性質不穩定,造成生產的良率很低,成本一直降不下來,而且使用壽命較短(用久了會褪色),目前這種顯示器通常應用在手機、汽車音響顯示面板等產品。

圖一、有機電激發光顯示器的構造。資料來源:www.lg.com/tw/tvs/lg – OLED65E6T。

 有機電激發光顯示器的種類

有機發光半導體主要有「有機發光二極體(OLED)」與「高分子發光二極體(PLED)」兩種,其比較如 <表一> 所示,由於 OLED 的製程比 PLED 更成熟,目前商業上量產的 OLED – TV 都是屬於 OLED。

➤ 有機發光二極體(OLED:Organic Light Emitting Diode)

以分子量較小的有機發光半導體製作,分子量通常小於 3,000,又稱為「小分子」,使用「加熱蒸鍍法」製作,將小分子有機發光半導體放在鎢舟內加熱,使小分子受熱昇華(由固體直接變成氣體),成長在導電玻璃上。

優點:使用真空系統製程比較穩定,產品品質較高。

缺點:使用真空系統所以成本較高,加熱均勻性不易控制造成良率較低。

➤ 聚合物發光二極體(PLED:Polymer Light Emitting Diode)

以分子量較大的有機發光半導體製作,分子量通常大於 10,000,故稱為「高分子」或「聚合物」,使用「旋轉塗佈法」製作,將高分子有機發光半導體溶解在有機溶劑中,使用旋轉塗佈在導電玻璃上。

優點:不使用真空系統,成本較低。

缺點:不使用真空系統,所以製程比較不穩定,產品品質較差,良率更低。

表一、有機電激發光顯示器的種類。資料來源: 光訊雜誌,第 95 期,第 28 頁,國科會光電小組。

有機電激發光顯示器的優點

➤ 構造簡單、厚度很薄:由於有機電激發光顯示器構造簡單,所以厚度很薄。

➤ 沒有視角的問題:沒有利用液晶分子使極化光旋轉的原理,所以不像液晶顯示器(LCD)一樣有視角的問題。

➤ 不需要背光源,亮度很高:由於液晶顯示器需要背光源,構造比較複雜,而有機電激發光顯示器不需要背光源,構造簡單,亮度很高。

有機電激發光顯示器的優缺點

➤ 耗電量較高(與反射式液晶顯示器比較):反射式液晶顯示器在明亮的場所因為有太陽光或背景光,所以光源不需要發光,比較省電;有機電激發光顯示器必須保持通電才能看到影像,比較耗電。

➤ 用壽命較短、製程良率很低:有機發光半導體其實就是一種「塑膠」,而塑膠發光的光學性質不穩定,造成有機電激發光顯示器的良率很低,成本一直降不下來,而且使用壽命較短(用久了會褪色)。

➤ 紅色與藍色價格高:發出紅光與藍光的有機發光半導體發展較晚,價格很高,造成彩色有機電激發光顯示器價格較高。

有機電激發光顯示器(OEL)與液晶顯示器(LCD)的比較

有機電激發光顯示器(OEL)在市場上最大的競爭對手是中小尺寸的液晶顯示器(LCD),這兩種顯示器值得我們花點時間來比較一下,如 <表二> 所示:

➤ 發光方式:OEL 是使用有機發光半導體自已發光,必須一直通電才能看到影像,比較耗電;LCD 因為液晶本身不發光,必須靠背光源,如果是反射式或半反射式,可以反射太陽光(背景光),所以不必通電就能看到影像,比較省電。

➤ 彩色顯示:OEL 是使用不同材料的有機發光半導體,發出 RGB 不同顏色的光;LCD 是使用彩色濾光片過濾白光,得到RGB 不同顏色的光。

➤ 厚度與重量:OEL 不需要背光模組,比較薄(約 1mm)也比較輕(約 1g);LCD 需要背光模組,比較厚(約 5mm)也比較重(約 10g)。

➤ 響應時間:OEL 是使用有機發光半導體自已發光,電壓打開就發光,所以反應快(約 μs);LCD 是使用液晶分子旋轉來控制黑白,液晶分子旋轉需要時間,所以反應較慢(約 ms)。

➤ 光電轉換效率:OEL 是使用有機發光半導體自已發光,所以每一瓦(W)電可以轉換成 10 流明(lm)的光;LCD 因為有導光板、偏光片、濾光片這些元件,會吸收背光模組發出來的光,所以每一瓦(W)電只能轉換成 4 – 8 流明(lm)的光。

知識力》授權轉載

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