OLED主要概念

1、 名詞解釋

HOMO能級和LUMO 能級 、電荷遷移率、量子效率、對比度、顯色指數、波導效應

HOMO & LUMO: 已佔有電子的能級最高的軌道稱為最高已佔軌道，用HOMO表示。未佔有電子的能級最低的軌道稱為最低未佔軌道，用LUMO表示。HOMO、LUMO統稱為前線軌道，處在前線軌道上的電子稱為前線電子。HOMO：Highest Occupied Molecular OrbitalLUMO：Lower Unoccupied Molecular Orbital

電荷遷移率：遷移率是指載流子（電子和空穴）在單位電場作用下的平均漂移速度，即載流子在電場作用下運動速度的快慢的量度，運動得越快，遷移率越大；運動得慢，遷移率小。電子遷移率是衡量半導體光電材料的一個重要技術指標有機半導體的電荷遷移率都比較小，一般在10-4cm2/Vs

量子效率：OLED發光屬於電流驅動，量子效率指發出光子數目與注入電子數目的比率外部量子效率指在觀測方向，射出器件表面的光子數目與注入電子數目的比率。

對比度：對比度指的是一幅圖像中明暗區域最亮的白和最暗的黑之間不同亮度層級的測量，差異範圍越大代表對比越大，差異範圍越小代表對比越小，好的對比率120:1就可容易地顯示生動、豐富的色彩，當對比率高達300:1時，便可支持各階的顏色。但對比率遭受和亮度相同的困境，現今尚無一套有效又公正的標準來衡量對比率，所以最好的辨識方式還是依靠使用者眼睛。

顯色指數（ color rendering index）顯色指數越大，越能真實反映物體的本來顏色。

太陽光和白熾燈均輻射連續光譜，物體在太陽光和白熾燈的照射下，能顯示出它的真實顏色，但當物體在非連續光譜的照射下，顏色就會有不同程度的失真，我們把光源對物體真實顏色的呈現程度稱為光源的顯色性。顯色指數，就是用來表示顯色性優劣的係數。

波導效應：光被侷限於介質內的模式又可稱為波導效應，縮小介質的厚度可以降低此模式。

2、 什麼是OLED？畫出一個基本的OLED的器件結構圖，並簡述其發光機理

1、 OLED和LCD相比，OLED有哪些優缺點？

1、 什麼是熒光發光和磷光發光？簡述二者的不同之處。

• 分子由激發態回到基態或由高激發態到低激發態，同是發射一個光子的過程稱為輻射躍遷，包括熒光和磷光。

• 熒光（Fluorescence）：由多重度相同的狀態間發生輻射躍遷產生的光，如S1→S0的躍遷。

• 磷光（Phosphorescence）：不同多重度的狀態間輻射躍遷的結果，如T1→S0；Tn→SO。由於該過程是自旋禁阻的 ，因此與熒光相比其速度常數要小的多。

1、 什麼是非輻射能量轉移？它有幾種方式？為什麼磷光器件內部量子效率可以接近100%?

非輻射能量轉移：原子在不同能級轉移時並不伴隨光子的發射和吸收，而是把多餘的能量傳給了別的原子或吸收別的原子傳給它的能量。

Förster 非輻射能量轉移是分子間偶極-偶極作用所造成的非輻射能量轉移，適合分子間距離50-100Å ,此機制電子是由客發光體基態躍至激發態，此過程必須遵守電子自旋的一致性，只能轉移給客發光體的單重激發態。

Dexter能量轉移，是利用電子在兩分子間直接交換的方式，因涉及電子雲的重疊或分子間的接觸，只適合分子間距離在10-15Å以內之短距離能量轉移。電子交換必須符合Wigner-wetmer選擇定則，即電子交換前後保留其電子自旋，只適用於單重態-單重態和三重態-三重態能間的轉移。

磷光器件內部量子效率：根據自旋量子統計理論, 在有機電致發光材料中, 熒光材料因其只能單純依靠單重態激子輻射衰減發光, 電致發光的最大內量子效率只有25%;而磷光材料能夠通過系間竄越, 在發光過程中可以同時利用單線態和三線態激子, 理論上內量子效率可以達到100%, 發光效率是熒光材料的4倍。

1、 什麼是串聯式OLED？和傳統OLED結構相比，串聯式結構有什麼優缺點？舉例說明。

串聯式OLED：串聯式OLED是利用特定的連接層材料，將兩個或多個發光單元連接起來。串聯式結構可以提高器件的發光效率、亮度和壽命，但驅動電壓也會隨元件串聯的數目而成倍增加。

串聯式（tandem）OLED器件的優缺點

優點

缺點

• 提高了OLED器件的發光效率

• 初始亮度更大，壽命比傳統OLED更長

• 可以減去空穴電子阻隔層，更有效的實現激子複合域的控制

• 可以實現對任一發光單體進行單獨調節而不影響其它發光體

• 中間連接體材料的選擇標準和原則尚沒有完全確定

• 不同發光體的壽命不同影響白光器件的壽命和穩定性

• 由於是串聯發光單體故隨著串聯元件個數的增多所需驅動電壓要比傳統OLED高

例如：該連接層的加入製作的tandem OLED可以有效的提高白光器件的發光效率。

串聯式OLED有著更高的驅動電壓，但是在壽命和效率上卻有著很強的優勢，其原因主要有以下幾點：

1、等離子猝滅少：傳統的OLED要承受正負兩個電極的等離子猝滅，而tandem OLED只承受發光單體附近的一個電極的猝滅。

2、在每個連接層裡都會存在一個電荷產生界面平均分配空穴電子使其分別注入鄰近的發光單體。

3、電場致使猝滅比傳統的OLED少。

白光OLED有幾種實現方法？分別簡述之。

1、 OLED顯示器的驅動方式有幾種？並簡述它們的異同。

μr輻射效率，μf熒光量子效率，μp磷光量子效率，μc（轉換效率）

電子、電洞的再結合率γ是影響OLED元件發光效率的其中一個重要因素，目前主要採取以下三種方法：

I 使用適當的電子，電洞注入材料來平衡注入的載子

II 電子、電洞傳輸材料的改良，進而改變載子在有機傳輸材料的移動能力，來達到平衡，

III 藉由元件結構的改善來達到載子的平衡

處於高激發能的分子，可以把能量傳給處於低能的分子，此過程稱為能量轉移。通過此原理，可以通過在主發光體中加入少量的客發光體來修改電激發光的顏色。也可以增加整個OLED元件的發光效率，甚至可以增加器件的壽命。

量子效率

串聯式結構可以發光效率

1、 影響OLED器件壽命的因素有哪些？分述之。

影響器件壽命的因素:

本質劣化因素：發光材料本身的特性引起的器件壽命的衰退。

(a)有機薄膜的穩定性; (b)陽極與有機層的接觸面激發能的穩定性；

(c) 可移動的粒子雜；(d)銦的遷移機制; (e) Alq3陽離子的不穩定性；

(f)正電荷累積的機制。

非本質劣化因素：因封裝，ITO 玻璃的清潔度等外在物理特性引起的器件壽命的衰退。

基板的平整度; 微小顆粒的汙染; 金屬層與有機層的分離; 金屬層的表面微小空隙

2、 什麼是微共振腔效應？微共振腔效應對OLED器件有什麼影響？

當光子從發光層發出後，會在反射鏡和半反射鏡之間發生破壞性或者建設性的干涉，正是利用這種干涉效應來選擇發射光的。也即是對於一個多波段的白光可以通過微共振腔效應來實現三基色發射。

3、 簡述實驗室製作OLED器件的工藝流程。

ITO玻璃清洗→光刻→再清洗→前處理→真空蒸鍍有機層→真空蒸鍍背電極→真空蒸鍍保護層→封裝→切割→測試→模塊組裝→產品檢驗及老化實驗。

4、 實現OLED全綵化的技術有哪些？

實現彩色化的方法主要有3種：獨立發光材料法，光色轉換法以及彩色濾光薄膜法。

獨立發光材料法:R,G,B三像素並置法：顧名思義

此技術是將紅，綠，藍三個OLED並置與基板上成為三原色像素。具體制法是在蒸鍍紅，綠，藍其中一組有機材料時，利用遮擋掩膜將另外兩個像素遮蔽，然後利用高精度的對位系統移動遮擋掩膜或者基板，再繼續下一個像素的蒸鍍。故該技術對位系統的精度，遮擋掩膜開口尺寸的誤差和遮擋掩膜阻塞汙染問題是關鍵。

該方法可以避免由於R,G,B 三種元件的效率，壽命不同而帶來的驅動電路和電路補償的問題。

彩色濾光膜法：有些類似LCD，採用白色光源透過類似LCD的彩色濾光片來分解出紅，綠，藍三基色從而來達到全綵的效果。

還有不常見的微共振腔法

微共振腔法：當光子從發光層發出後，會在反射鏡和半反射鏡之間發生破壞性或者建設性的干涉，正是利用這種干涉效應來選擇發射光的。也即是對於一個多波段的白光可以通過微共振腔效應來實現三基色發射。

5、 鍍膜技術有幾種？分別簡述各種鍍膜技術及其特點。

鍍膜技術之一：熱蒸鍍法

真空熱蒸鍍技術是目前製作OLED薄膜器件的主要技術，也是發展最早，最成熟的器件製作方法。其是利用有機材料在高溫下昇華的作用製成的。

缺陷是：真空熱蒸鍍（VTE）技術無法解決有機材料均勻分層的問題，進而無法實現OLED大面板顯示屏的量產

鍍膜技術之二：有機氣相沉積法（OVPD

有機氣相沉積法的特點是：

1.沉積速率可由溫度及載氣流量控制，沉積速率快，量產可能性高

2.玻璃基板可設計朝上，朝下或者直立

3.不需高高真空(真空約1~0.1mTorr)

4.分子行進路線為隨機碰撞(平均自由程為數十微米）

6.能適應不同時代的基板材料，更容易實現大面積的顯示

缺點是：技術專利競爭激烈，技術難以全面普及

鍍膜技術之三：噴墨打印技術（IJP）

運用該方法制作的OLED具有以下特點：

1、該方法可以使玻璃底板上的有機材料形成均勻薄膜層的工藝

2

3、對材料的利用率非常高，可以降低生產成本

4、無需用遮光板減少工藝步驟

該技術的價格昂貴，技術不是太過成熟而足以大量產業化

6、 ITO表面處理對ITO的性能有哪些影響？常用的ITO處理方法有哪些？

表面處理，主要目的是去除ITO 表面殘留的有機物、促使ITO 表面氧化、增加ITO 表面的功函數、提高ITO表面的平整度，可以增大出光率，增加空穴的注入能力，降低驅動電壓，增加器件的壽命和穩定性。

等離子體處理，機械拋光，紫外臭氧處理，酸鹼處理。

7、 什麼是串聯OLED，串聯OLED有什麼特徵？

串聯式OLED是利用特定的連接層材料，將兩個或多個發光單元連接起來。串聯式結構可以提高器件的發光效率、亮度和壽命，但驅動電壓也會隨元件串聯的數目而成倍增加。

8、 分析下面雙波段白光器件的結構，說明各層的功能

陽極：

玻璃基板：

19.比較一下OLED， LED-LCD, PDP 和 SED技術的不同，談一下你對顯示技術行業發展現狀及發展趨勢的看法（主觀發揮，200~300字）。

PDP(Plasma Display Panel，等離子顯示板，臺灣地區稱為電漿顯示)是一種利用氣體放電的顯示技術，其工作原理與日光燈很相似。它採用等離子管作為發光元件，屏幕上每一個等離子管對應一個像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經氣密性封接形成一個個放電空間。放電空間內充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質。在兩塊玻璃基板的內側面上塗有金屬氧化物導電薄膜作激勵電極。 當向電極上加入電壓，放電空間內混合氣體便發生等離子體放電現象。氣體等離子體放電產生紫外線，紫外線激發熒光屏，熒光屏發射出可見光，顯現出圖像。

SED利用陰極發射電子，然後通過電場加速，使電子轟擊熒光粉發出亮光SED屏幕上的每個像素內都有一個屬於自己的電子發射裝置（陰極），這個電子發射裝置其實就是一個寬度約為5nm（納米）的碳納米間隙。由於間隙寬度極小，只要在間隙兩端施加10伏特左右的電壓便能產生電子流（這與閃存芯片中存儲元的充放電原理相同，被稱作“F-N隧道效應”） 此時，如果給金屬背板（陽極）施加一個正電壓，與陰極之間形成一個電場，電子流便會在電場力的作用下逃離間隙，奔向陽極，轟擊熒光粉，發出熒光。

LED-LCD指用LED（發光二極管）作為背光光源的液晶顯示器（LCD），通常意義上指 WLED（白光LED）。LED 的優勢是體積小、功耗低，因此用 LED 作為背光源，可以在兼顧輕薄的同時達到較高的亮度。

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