白川英树、艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德因发现导电高分子而获得2000年诺贝尔化学奖。有机发光二极管(OLED)的发明无论在理论上还是在实际应用上都具有划时代意义。
在人们的印象中,有机材料可被利用的电气功能几乎都是被动的(Passive),包括绝缘性和介电性。今天,塑料作为结构材料在我们身边几乎无处不在,但由于其不导电,在电气和电子领域难以发挥核心和关键作用。
最早被利用的有机能动(Active)材料也许是光刻胶,它已成为支撑现代集成电路产业中光刻技术的基础材料。光刻胶,即感光材料,利用其光照射部分与未照射部分在溶液中的溶解度差异而刻蚀出电路图形。但是,光刻胶在最终产品中并无残留。
稍晚于光刻胶,人们开发出真正意义上的能动电子器件——OLED,并于1997年实现了商品化。从任职于柯达公司的美籍华人邓青云博士1987年发表论文算起,正好经过了10年。
1997年人们正在开发利用无机材料的半导体发光二极管(LED)及无机EL等发光器件。通常情况下,在已有同类产品存在的情况下,除非在克服其缺点或降低价格方面具有明显优势,否则难以进入市场。当时,蓝光LED 仍在开发之中,强度及光色都不够理想;同属面发光体的无机EL的发光也相当暗。在这种背景下,受益于基础研究方面的雄厚积蓄,OLED在10年的时间内实现了商品化。2007年11月日本索尼公司最早将OLED电视投入市场。又经过10多年努力,目前OLED面临难得的发展机遇。
基于以下优势,OLED被认为是TFT LCD替代CRT后显示领域的又一次重大变革。
① 主动发光,无需背光源,利于实现器件的低功耗、超薄、柔性等目标。
② 低功耗,能有效提高移动设备的使用时间和待机时间。
③ 响应速度快,能及时捕捉到动态画面的每一个细节,无拖尾现象。
④ 超薄且超轻,若采用聚合物基板,可充分展现便携性、柔性和可弯曲性。
⑤ 宽温度特性,在很低的温度下能正常运行,可满足特殊需求。
⑥ 高对比度和宽视角,尤其是高分辨率,这些优点带来良好的视觉体验。
除了显示领域的应用外,OLED在固态照明领域的应用也具有极好的前景。OLED照明具有能大面积制作,用印刷方式生产等优势,可大幅降低制造成本;任意形状、可透明化、搭配软性基板具有可弯曲性(柔性);效能高,是面发光,亮度色温可调,光质更接近于白炽灯,光色柔和,其光谱是目前所有光源中最接近太阳光的,而且不含紫外线等,一问世便引起关注。
目前的现状是,一方面OLED正日益广泛、深入和快速地应用到现代社会的各个领域,而另一方面,人们对OLED的了解,对其本质的认识却不够深入,一知半解的不少。由于涉及大量尖端技术,难度极高,且OLED制作封闭于“与世隔绝”的超净工作间,普通人很难了解其中的奥妙。由于多学科交叉,即使某一学科的专家,也难以做到“一专百通”。面对涉及面广、发展快、内容新的OLED技术,迫切需要深入浅出、通俗易懂的“科普”读物。
《图解OLED显示技术》是“名师讲科技前沿系列”中的一个分册。内容包括OLED发展简介、OLED如何实现发光和显示、如何提高OLED的发光效率、OLED的结构和材料、OLED是如何制造的、OLED的现状和未来等,涉及OLED的方方面面。
本书在汇集大量资料的前提下,采用图文并茂的形式,全面且简明扼要地介绍OLED工作原理,OLED材料、制作工艺、OLED的新进展、新应用及发展前景等。采用每章之下 “书角茶桌”的论述方式,前文后图,图文对照,并给出“本节重点”。以资料满载的方式,献给在OLED及相关产业领域的读者,帮助他们了解OLED技术的全貌。同时也以技术推移和最尖端为焦点,对今后的发展进行了展望和预测。
本书可作为化学、材料、微电子、显示技术、精密仪器等学科学生及技术人员参考。
本书得到清华大学本科教材立项资助并受到清华大学材料学院的全力支持。原稿承蒙段炼教授审阅,并采纳了他的宝贵意见,在此表示衷心感谢。
OLED涉及化学、材料、电路、设计、制作、封装、测试等各个方面。作者水平有限,不妥之处恳请读者批评指正。
田民波