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電子電信技術 電子電信技術 半導體技術
 
 
 
 
圖解OLED顯示技術
 叢書名稱: 名師講科技前沿系列
 作  者: 田民波
 出版單位: 化學工業
 出版日期: 2019.10
 進貨日期: 2019/11/21
 ISBN: 9787122343772
 開  本: 32 開    
 定  價: 374
 售  價: 299
  會 員 價: 274
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編輯推薦:

電視、手機等發展日新月異,以OLED為代表的柔性屏大行其道,華為等廠商也相繼退出了折疊屏手機,而蘋果的高端手機也開始採用OLED螢幕。
本書結合當今OLED顯示技術的進展,彙集作者的科研成果,OLED顯示技術及應用,使讀者在使用先進顯示幕的同時,能夠瞭解其背後的技術與發展。


內容簡介:

“名師講科技前沿系列”是作者在清華大學長期授課教案的歸納和擴展。《圖解OLED顯示技術》是其中的一個分冊,內容包括OLED發展簡介、OLED如何實現發光和顯示、如何提高OLED的發光效率、OLED的結構和材料、OLED是如何製造的、OLED的現狀和未來等,涉及OLED的方方面面。
針對OLED的入門者、製作者、研究開發者等多方面的需求,本書在彙集大量資料的前提下,採用圖文並茂的形式,全面且簡明扼要地介紹OLED的新工藝、新進展、新應用。可作為化學、材料、微電子、顯示技術、精密儀器等學科學生和技術人員參考。


作者簡介:

田民波,清華大學,材料學院,教授,博士生導師,長期從事材料學的教學與科研工作,在電子材料、封裝技術、磁性材料、粉體材料等領域取得了原創性成就。已經和現承擔的課題有:科學基金重大專案“高密度封裝的應用基礎研究”;國際合作項目“零收縮率LTCC研究”;“十五”軍工預研專案“新型疊層LCCC-3D MCM封裝技術研究等。


圖書目錄:

第1章 OLED 發展簡介
1.1 OLED 成功發光的關鍵——採用超薄膜和多層結構 2
1.1.1 OLED 的發明和實用化的歷史 2
1.1.2 OLED 成功發光的關鍵——“超薄膜”和“多層結構” 4
1.1.3 OLED 的原理及特徵 6
1.1.4 OLED 器件的多層結構 8
1.1.5 OLED 器件中所用的材料系列 10
1.1.6 OLED 器件的高性能化 12
1.1.7 色素摻雜在OLED 中的應用 14
1.2 OLED 的進展和發展前景 16
1.2.1 決定OLED 特性的各種因素 16
1.2.2 如何高效率取出光 18
1.2.3 超高效率白光OLED 屏 20
1.2.4 OLED 顯示器難得的發展機遇 22
1.3 OLED 的發光原理——載流子注入、複合、激發和發光 24
1.3.1 無機EL 的發光原理 24
1.3.2 半導體LED 的發光原理 26
1.3.3 原子、分子的激發和退激發光 28
1.3.4 OLED 的發光原理 30
1.3.5 有機材料中為什麼會有電流流動 32
1.3.6 OLED 發光的基本物理過程 34
1.3.7載流子注入複合發光的原理 36
書角茶桌
最優顯示技術和效果 38

第2章 OLED 如何實現發光和顯示
2.1 有機材料電致發光的原理 40
2.1.1 關於價帶、HOMO 和氧化電位 40
2.1.2 半導體和能帶圖 42
2.1.3 磷光與螢光的不同 44
2.2 載流子的注入和遷移 46
2.2.1 由電極的載流子注入 46
2.2.2 鍵合力及載流子在有機分子間的遷移 48
2.2.3 載流子遷移率的測量方法 50
2.2.4 何謂空間電荷限制電流? 52
2.3 有機半導體和導電高分子 54
2.3.1 有機半導體與導電高分子 54
2.3.2 有機材料的P 型和N 型 56
2.3.3 光吸收與發光 58
2.3.4 如何評價OLED發出的光 60
2.3.5 關於輝度和照度 62
2.3.6 光與色的關係 64
2.3.7 OLED 用材料依用途不同而異 66
2.4 有機半導體電致發光材料 68
2.4.1 發光材料有小分子、高分子材料之分 68
2.4.2 代表性的發光材料 70
2.4.3 小分子發光材料的結構及發光機制 72
2.4.4 能量轉移和載流子捕獲 74
2.4.5 色素摻雜系統中激發能從分子到分子的轉移 76
2.4.6 導電性為高分子發光材料所必需 78
書角茶桌
OLED與能量的單位 80

第3章 如何提高OLED 的發光效率
3.1 如何提高光取出效率 82
3.1.1 表示發光效率的外部量子效率 82
3.1.2 對發光效率有重大影響的PL 量子效率 84
3.1.3 必須提高光取出效率 86
3.1.4 光的干涉也會起作用 88
3.2 影響發光效率的因素 90
3.2.1 從空穴與電子複合直到發光的過程 90
3.2.2 OLED 的發光效率 92
3.2.3 有機EL 的能帶模型 94
3.3 OLED 器件用螢光發光材料 96
3.3.1 空穴傳輸材料的分子結構及玻璃化轉變溫度(Tg)、離化能(Ip)的資料 96
3.3.2 用於OLED 元件的電子傳輸材料 98
3.3.3 OLED 螢光發光體系:主體+ 摻雜劑(客體) 100
3.3.4 OLED 用螢光性主(Host)發光材料 102
3.3.5 OLED 用螢光性客(Guest)發光材料 104
3.4 螢光與磷光的區別 106
3.4.1 螢光發光和磷光發光 106
3.4.2 三階降落發出“螢光”,二階降落發出“磷光” 108
3.4.3 電子自旋方向決定激發狀態是單線態還是三線態 110
3.4.4 關於“螢光”和“磷光” 112
3.5 OLED 器件用磷光發光材料 114
3.5.1 金屬配合物系磷光發光材料 114
3.5.2 OLED 用銥(Ir)系金屬配合物磷光發光材料 116
3.5.3 量子點顯示 118
3.5.4 PLED 用FIrpic 衍生物和聚芴衍生物 120
3.5.5 高分子空穴注入材料及陽極材料 122
3.6 磷光發光和延遲螢光發光 124
3.6.1 主材料及客材料的激發能與發光的關係 124
3.6.2 磷光主材料的激發三線態能量 126
3.6.3 最早研究的磷光材料 128
3.6.4 利用延遲螢光也可使激子生成效率達100% 130
書角茶桌
有機材料的成本及關鍵製作工藝132

第4章 OLED 的結構和材料
4.1 分層結構及高效率OLED 器件 134
4.1.1 功能分離積層型元件結構 134
4.1.2 能隙主材料、電子傳輸材料,熱活化,延遲螢光發光材料 136
4.1.3 高效率磷光藍光元件和白光OLED 元件 138
4.1.4 多光子發生器件(堆疊型器件)和交流驅動OLED 140
4.1.5 低電壓磷光OLED 元件 142
4.2 載流子注入、傳輸和阻止材料 144
4.2.1 載流子注入材料 144
4.2.2 常用的載流子傳輸材料 146
4.2.3 防止空穴穿透的載流子阻止材料 148
4.3 OLED 器件用電極材料 150
4.3.1 小分子系無源驅動型OLED 器件的結構 150
4.3.2 取出光的透明電極 152
4.3.3 陽極材料——IZO 與ITO 的比較 154
4.3.4 陰極金屬和功函數 156
4.4 OLED 器件的彩色化方式 158
4.4.1 彩色顯示不可或缺的RGB 158
4.4.2 OLED 彩色化方式的比較 160
4.4.3 三色獨立圖元方式(三色分塗方式) 162
4.4.4 彩色濾光片(CF)方式 164
4.4.5 色變換(CCM)方式 166
4.5 OLED 器件的驅動 168
4.5.1 矩陣方式顯示器驅動掃描方式的種類 168
4.5.2 無源矩陣(簡單矩陣)驅動方式 170
4.5.3 有源矩陣驅動方式 172
4.5.4 無源矩陣和有源矩陣兩種驅動方式的對比 174
書角茶桌
熱活化延遲螢光(材料) 176

第5章 OLED 是如何製造的
5.1 OLED 器件的製作工藝(1)——製作工藝流程 178
5.1.1 小分子系無源矩陣驅動型全色OLED 的製作工藝流程 178
5.1.2 前處理,成膜和封裝 180
5.1.3 PMOLED 和AMOLED 的製作工藝流程 182
5.1.4 從群集式到直列式蒸鍍裝置的過渡——可以縮短生產節拍( 間隔) 時間的直線式生產線 184
5.1.5 利用條狀陰極障壁兼作掩模製作圖元陣列 186
5.1.6 利用條狀陰極障壁的無源驅動OLED元件的圖元結構 188
5.2 OLED 器件的製作工藝(2)——蒸鍍成膜 190
5.2.1 容易控制膜厚的真空蒸鍍法 190
5.2.2 OLED 元件製作中蒸鍍成膜的特殊性 192
5.2.3 熱壁(Hot Wall)蒸鍍法與普通點源蒸鍍法的對比 194
5.2.4 不斷進化中的真空蒸鍍法 196
5.2.5 主材料和客材料的共蒸鍍——色素摻雜法 198
5.2.6 引入輔助發光(EA) 摻雜劑的發光系統 200
5.2.7 利用遮擋掩模分塗RGB 三原色有機色素 202
5.2.8 OLED 各種膜層的蒸鍍成膜 204
5.2.9 透明電極的形成與濺射法 206
5.3 OLED 器件的製作工藝(3)——量產系統 208
5.3.1 小分子系OLED 量產系統的一例 208
5.3.2 小分子系OLED 量產製造裝置及流程 210
5.3.3 小分子系OLED 量產製造工藝過程 212
5.3.4 OLED、PLED——材料和結構均不同的兩種有機EL 器件 214
5.4 PLED 器件的製作工藝(4)——噴墨印刷 216
5.4.1 由溶液製作薄膜的塗布法 216
5.4.2 何謂印刷電子 218
5.4.3 噴墨法形成圖形 220
5.4.4 噴墨法制作RGB 圖元單元 222
5.4.5 印刷法制作OLED 元件簡介 224
5.4.6 凹版印刷法制作大尺寸OLED 226
5.4.7 PLED 的量產系統 228
5.4.8 製作大屏用的鐳射轉印法 230
5.5 OLED 器件的製作工藝(5)——OLED 的封裝 232
5.5.1 OLED 和PLED 的製作工藝流程 232
5.5.2 至關重要的封裝和乾燥劑 234
5.5.3 正常發光和黑點缺陷 236
5.5.4 封裝用金屬封裝罐的自動供應線 238
5.5.5 封裝膜封裝的成膜工藝和封裝方式 240
書角茶桌
OLED 與TFT LCD 的競爭 242

第6章 OLED 的現狀和未來
6.1 OLED 的改進——上發光型面板和全色圖元 244
6.1.1 OLED 需要開發的技術課題 244
6.1.2 下出光方式和上出光方式 246
6.1.3 下出光型和上出光型面板的對比 248
6.1.4 SOLED 的全色圖元技術與發光時間控制電路技術 250
6.1.5 銦鎵鋅氧化物(IGZO)薄膜電晶體驅動 252
6.1.6 IGZO 薄膜三極管驅動的優勢 254
6.2 OLED 將與LCD 長期共存 256
6.2.1 輕量、柔性OLED 器件256
6.2.2 OLED 的技術發展和產業化現狀 258
6.2.3 柔性OLED 器件的耐彎折特性 260
6.2.4 柔性顯示器應具備的條件 262
6.2.5 極薄型壁掛式OLED 顯示器 264
6.2.6 無時不有、無處不在的顯示器 266
6.2.7 OLED 與LCD 長期共存,共同發展 268
書角茶桌
如何理解“半導體顯示” 270

參考文獻 272

作者簡介 273


章節試讀:

白川英樹、艾倫·黑格、艾倫·馬克迪爾米德因發現導電高分子而獲得2000年諾貝爾化學獎。有機發光二極體(OLED)的發明無論在理論上還是在實際應用上都具有劃時代意義。
在人們的印象中,有機材料可被利用的電氣功能幾乎都是被動的(Passive),包括絕緣性和介電性。今天,塑膠作為結構材料在我們身邊幾乎無處不在,但由於其不導電,在電氣和電子領域難以發揮核心和關鍵作用。
最早被利用的有機能動(Active)材料也許是光刻膠,它已成為支撐現代積體電路產業中光刻技術的基礎材料。光刻膠,即感光材料,利用其光照射部分與未照射部分在溶液中的溶解度差異而刻蝕出電路圖形。但是,光刻膠在最終產品中並無殘留。
稍晚於光刻膠,人們開發出真正意義上的能動電子器件——OLED,並於1997年實現了商品化。從任職于柯達公司的美籍華人鄧青雲博士1987年發表論文算起,正好經過了10年。
1997年人們正在開發利用無機材料的半導體發光二極體(LED)及無機EL等發光器件。通常情況下,在已有同類產品存在的情況下,除非在克服其缺點或降低價格方面具有明顯優勢,否則難以進入市場。當時,藍光LED 仍在開發之中,強度及光色都不夠理想;同屬面發光體的無機EL的發光也相當暗。在這種背景下,受益於基礎研究方面的雄厚積蓄,OLED在10年的時間內實現了商品化。2007年11月日本索尼公司最早將OLED電視投入市場。又經過10多年努力,目前OLED面臨難得的發展機遇。
基於以下優勢,OLED被認為是TFT LCD替代CRT後顯示領域的又一次重大變革。
? 主動發光,無需背光源,利於實現器件的低功耗、超薄、柔性等目標。
? 低功耗,能有效提高移動設備的使用時間和待機時間。
? 回應速度快,能及時捕捉到動態畫面的每一個細節,無拖尾現象。
? 超薄且超輕,若採用聚合物基板,可充分展現便攜性、柔性和可彎曲性。
? 寬溫度特性,在很低的溫度下能正常運行,可滿足特殊需求。
? 高對比和寬視角,尤其是高解析度,這些優點帶來良好的視覺體驗。
除了顯示領域的應用外,OLED在固態照明領域的應用也具有極好的前景。OLED照明具有能大面積製作,用印刷方式生產等優勢,可大幅降低製造成本;任意形狀、可透明化、搭配軟性基板具有可彎曲性(柔性);效能高,是面發光,亮度色溫可調,光質更接近於白熾燈,光色柔和,其光譜是目前所有光源中最接近太陽光的,而且不含紫外線等,一問世便引起關注。
目前的現狀是,一方面OLED正日益廣泛、深入和快速地應用到現代社會的各個領域,而另一方面,人們對OLED的瞭解,對其本質的認識卻不夠深入,一知半解的不少。由於涉及大量尖端技術,難度極高,且OLED製作封閉於“與世隔絕”的超淨工作間,普通人很難瞭解其中的奧妙。由於多學科交叉,即使某一學科的專家,也難以做到“一專百通”。面對涉及面廣、發展快、內容新的OLED技術,迫切需要深入淺出、通俗易懂的“科普”讀物。
《圖解OLED顯示技術》是“名師講科技前沿系列”中的一個分冊。內容包括OLED發展簡介、OLED如何實現發光和顯示、如何提高OLED的發光效率、OLED的結構和材料、OLED是如何製造的、OLED的現狀和未來等,涉及OLED的方方面面。
本書在彙集大量資料的前提下,採用圖文並茂的形式,全面且簡明扼要地介紹OLED工作原理,OLED材料、製作工藝、OLED的新進展、新應用及發展前景等。採用每章之下 “書角茶桌”的論述方式,前文後圖,圖文對照,並給出“本節重點”。以資料滿載的方式,獻給在OLED及相關產業領域的讀者,幫助他們瞭解OLED技術的全貌。同時也以技術推移和最尖端為焦點,對今後的發展進行了展望和預測。
本書可作為化學、材料、微電子、顯示技術、精密儀器等學科學生及技術人員參考。
本書得到清華大學本科教材立項資助並受到清華大學材料學院的全力支持。原稿承蒙段煉教授審閱,並採納了他的寶貴意見,在此表示衷心感謝。
OLED涉及化學、材料、電路、設計、製作、封裝、測試等各個方面。作者水準有限,不妥之處懇請讀者批評指正。

田民波


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