精品文檔-下載后可編輯OLED改變“視”界-基礎(chǔ)電子1引言

有機電致發(fā)光顯示，又稱有機發(fā)光二極管或有機發(fā)光顯示（OrganicLightEmittingDiode,OLED），是在1936年被發(fā)現(xiàn)，直到1987年柯達(dá)公司推出OLED雙層器件才引起人們重視的一種新型顯示技術(shù)，其原理是通過正負(fù)載流子注入有機半導(dǎo)體薄膜后復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光。與LCD相比，OLED具有全固態(tài)、主動發(fā)光、高亮度、高對比度、高響應(yīng)、無視角限制等諸多優(yōu)點。根據(jù)國際權(quán)威顯示市場研究機構(gòu)StanfordRe2source的估計，OLED技術(shù)未來可望與STN-LCD及TFT-LCD技術(shù)抗衡，并有可能取代LCD技術(shù)。

近年來，OLED技術(shù)成為一個研究的熱點，取得了巨大的進(jìn)展。一些公司已將OLED定位于“顯示技術(shù)”，并開始投入量產(chǎn)。

2OLED主要應(yīng)用領(lǐng)域

2.1移動通信終端

3G通信甚至目前尚在研究的4G通信與現(xiàn)行的2.5G通信相比，突出的變化就是數(shù)據(jù)傳輸速率的提高，提供更多高質(zhì)量語音和圖像的多媒體數(shù)據(jù)通信服務(wù)。目前看，可以滿足高清晰動態(tài)圖像傳輸要求的顯示技術(shù)為TFT-LCD和OLED,但TFT-LCD存在亮度不足，響應(yīng)慢，溫度特性差等問題，而使用OLED的手機則可以滿足在惡劣環(huán)境下實現(xiàn)正常工作的要求，并具有色彩柔和、無視角限制、無托尾現(xiàn)象等優(yōu)點。可以預(yù)見，一旦技術(shù)成熟、達(dá)到一定產(chǎn)量規(guī)模后，OLED必將成為移動通信終端顯示的主流。

2.2墻面電視和PC顯示終端

由于OLED具有高響應(yīng)、高亮度、寬視角等特性，非常適合用作顯示終端。OLED尺寸比LCD還要?。ㄒ妶D1），所以O(shè)LED電視可以掛在墻上，甚至可以像壁紙嵌入墻面，不再占用室內(nèi)空間。對于電腦顯示器，目前發(fā)展的趨勢是主機越做越小，而顯示終端尺寸卻要求越來越大。顯示效果非常好的CRT顯示由于體積相對龐大已全面退出PC顯示市場，而全面取代CRT的LCD的顯示效果還不盡人意，因此顯示效果與CRT差不多的OLED顯示器，加之超薄的自身優(yōu)勢，必將成為PC顯示終端的有力競爭者。

圖1OLED墻面電視與液晶電視比較

2.3軍事和特殊用途

OLED為全固態(tài)器件，無真空腔和液態(tài)成分，所以抗震性，使用方便，加之高分辨、寬視角和工作溫度范圍寬等特點，必然得到軍界的密切關(guān)注和廣泛應(yīng)用。除軍事用途外，在其他顯示器件無法使用的惡劣環(huán)境，如高寒或強烈震動環(huán)境中，OLED具有獨特優(yōu)勢。

2.4柔性顯示器

可實現(xiàn)柔性顯示是在目前所有已經(jīng)應(yīng)用和正在開發(fā)的顯示器中，OLED具有的獨特性能。將導(dǎo)電塑料基片取代導(dǎo)電玻璃基片，就可以制成柔性有機發(fā)光顯示器（FOLED）。這種顯示器的實用化，將大大拓展顯示產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，并改變?nèi)藗儗︼@示器的傳統(tǒng)觀念。FOLED可以制成可卷曲的電子報刊、窗簾電視、服裝服飾（見圖2）等產(chǎn)品。

圖2制作在服裝上的OLED屏

3OLED主要研究重點

降低成本、減少功耗、提高畫質(zhì)等是OLED技術(shù)現(xiàn)階段研究的主要戰(zhàn)略方向，而與之相關(guān)（見表1）的技術(shù)重點主要在以下幾個方面：

表1改善OLED指標(biāo)的相關(guān)技術(shù)重點

3.1開發(fā)新型OLED材料

目前，高效熒光和磷光材料一直是研究的熱點。

其中短波長的藍(lán)色材料，由于其發(fā)光層禁帶寬、電子注入效率和遷移速度低，一直是主要的研究重點。

熒光摻雜材料和磷光摻雜材料也備受關(guān)注，Kodak公司用新型的熒光材料已開發(fā)出電流效率高達(dá)11cd/A,CIE（0.14,0.18）的藍(lán)光OLED器件。而藍(lán)色磷光摻雜材料目前主要以Flrpic為主，Tsai等人開發(fā)一種新型主體材料CzSi,以此為發(fā)光層，器件流明效率高達(dá)26.71m/W,大大減少了器件功耗。

3.2改善生產(chǎn)工藝

減少工藝步驟是降低成本的有效途徑。減少制作工藝首先是通過引入藍(lán)色共用層BCL（BlueCom2monLayer）來實現(xiàn)（見圖3）。目前已經(jīng)開發(fā)出的工藝可以將有機發(fā)光層的掩膜減至原來的三分之二。

傳統(tǒng)掩膜技術(shù)制作過程中，有機發(fā)光層是通過三次掩膜將RGB三色分別涂上去。而新開發(fā)的技術(shù)只需制作紅綠發(fā)光層，從而省去藍(lán)色發(fā)光層制作，減少了一道制作工藝。所謂的共用層就是把藍(lán)色發(fā)光層和空穴阻擋層共通化，即該層既可作發(fā)光層也可作空穴阻擋層。通過優(yōu)化各發(fā)光層厚度就可以得到純正的藍(lán)色光。目前，三星公司已經(jīng)運用該技術(shù)制作了從2.2in到17in的OLED顯示屏。與上述簡化工藝相結(jié)合，三星還開發(fā)了頂發(fā)射器簡化工藝。頂發(fā)射器通過利用子像素的發(fā)光層膜厚形成的微腔效應(yīng)從而擴大顯示色域范圍。另外，通過空穴注入層來控制子像素，可以用較簡便的方法得到微腔效應(yīng)，該技術(shù)也可與高精細(xì)化的LITI工藝結(jié)合使用。

圖3采用藍(lán)色共用層的消減化OLED工藝

對于提高OLED高畫質(zhì)方面，作為高精細(xì)化的制造工藝技術(shù)LITI（激光熱打印法）的開發(fā)一直在持續(xù)當(dāng)中。OLED要超越用TFT-LCD來實現(xiàn)的2inVGA的精細(xì)度，就要靠發(fā)光層成膜技術(shù)。所謂的LITI法，即發(fā)光體先蒸發(fā)成膜源，此薄膜在激光照射下在基板玻璃上沉積成膜。施主薄膜的基質(zhì)與發(fā)光體之間設(shè)計了LTHC層，LTHC層在受激光快速加熱后膨脹，使發(fā)光層與基質(zhì)相分離，從而使激光能在玻璃基板上轉(zhuǎn)動成膜。應(yīng)用LITI法，加熱速度為7×107℃/s,LTHC溫度瞬間可達(dá)到2000℃，此外發(fā)光層在1ms內(nèi)溫度可超過125℃，不會引起發(fā)光材料變質(zhì)，有著傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)勢（見表2）。

表2OLED制作方法

3.3研發(fā)和優(yōu)化驅(qū)動電路

與眾多顯示器件一樣，研發(fā)和優(yōu)化驅(qū)動電路也是OLED的研究重點：一是研制彩色顯示屏及相關(guān)驅(qū)動電路；另外，為了實現(xiàn)大面積顯示，研發(fā)低溫多晶硅（LTPS）TFT方式驅(qū)動的OLED顯示器。在降低成本方面，降低驅(qū)動芯片（IC）成本也是一種可行方式。降低IC成本可以通過低溫多晶硅TFT在玻璃基板上制成驅(qū)動電路來實現(xiàn)。由此，驅(qū)動電路全部集成在玻璃基板上，無須安裝外部IC,實現(xiàn)了成本的降低。目前已有一些公司在玻璃基板上成功制作了LTPS-AMOLED顯示屏。該顯示屏可以將時序控制、掃描驅(qū)動、數(shù)據(jù)驅(qū)動、信號分離、DC-DC轉(zhuǎn)換器等一體化。在減少功耗方面，日立公司運用LTPS技術(shù)，結(jié)合鉗位反向轉(zhuǎn)流器，將列驅(qū)動和掃描驅(qū)動集成一體化，成功研制出2.5inAMOLED顯示器，該顯示器在100cd/m2時，功耗可降低至350mW,像素為△陣列排列，其分辨率為640×240,開口率為30%。

4新型OLED顯示技術(shù)

4.1柔性電致發(fā)光器件

軟屏顯示器件日益成為國際研究的熱點，近些年的一些突破性科研成果，使得軟屏OLED顯示器件向商品化又邁進(jìn)了一步。索尼公司發(fā)表了將低溫多晶硅Si-TFT拷貝到塑料底板上的技術(shù)，并試制出了液晶面板；美國VisibleTech-knowledgy公司和普林斯頓大學(xué)發(fā)表了在聚酰亞胺樹脂基片上利用低溫工藝（150℃）制備非晶硅TFT陣列技術(shù)；夏普和住友電木研制出高玻璃轉(zhuǎn)變溫度的塑料基片，并發(fā)表了基于該塑料基片的低溫（220℃）非晶硅TFT陣列技術(shù)；德國SchottDisplayglas公司的研究小組發(fā)表了集玻璃和有機薄膜所長的玻璃底板技術(shù)。這些技術(shù)的實現(xiàn)，可將柔性TFT驅(qū)動電路和OLED器件集成起來，實現(xiàn)大屏幕、全彩色OLED軟屏顯示。

4.2硅基發(fā)光二極管（OLEDoS）微顯示技術(shù)

微顯示器與大面積平板顯示器一樣，能提供大量的信息，它的便攜性和方面性也大為提高。新興的微顯示技術(shù)較現(xiàn)行的微顯示器具有更好的彩色品質(zhì)和更大的視角，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴展。目前涌現(xiàn)出幾種新的顯示技術(shù)正被用于微顯示器，如：硅片上的液晶（LCoS）和硅片上的有機發(fā)光二極管等。美國eMagin公司制作出用于全色OLEDoS微顯示器，其分辨率為600（×3）×852,并可在顯示器陣列中的每個像素單元中存儲全部的色彩和亮度信息，同時也消除了大多數(shù)其它高分辨率顯示器常會遇到的閃爍或彩色蛻變。

4.3透明OLED器件（transparentOLED）

“經(jīng)典”的OLED器件都采用透明導(dǎo)電的ITO作為陽極，不透明的金屬層作為陰極。而OLED中采用的發(fā)光材料在可見光區(qū)都有很高的透過率，因此只要采用透明的陰極就可以實現(xiàn)透明的OLED器件。透明的OLED器件結(jié)構(gòu)的引入，使得人們可以設(shè)計堆疊式OLED器件，在同一位置制備紅、綠、藍(lán)三色器件，這為高分辨率的全彩色OLED面板提供了可能。透明OLED還可以在鏡片、車窗上，在通電后發(fā)光，而不通電時透明。

4.4表面發(fā)射OLED器件（SurfaceemittingOLED）

表面發(fā)射OLED器件是從與底板相反的方向獲取發(fā)光，是一項令人注目的可提高OLED面板亮度的技術(shù)。在TFT陣列驅(qū)動的OLED器件中，若采用常規(guī)的器件結(jié)構(gòu)，OLED面板發(fā)光層只能從驅(qū)動面板的TFT主板上設(shè)置的開口射出，因此，