OLED显示技术及产业化进展

    一、OLED简介
    OLED（OrganicLight－EmittingDisplay，有机发光显示器）是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。下图是一个简单的OLED器件的结构示意图：OLED器件的结构示意图

图1 OLED器件的结构示意图 

    1.原理
    其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。
    2.技术特点（竞争优势）
    作为显示器件，OLED具有更薄更轻、主动发光（不需要背光源）、无视角问题、高清晰、高亮度、响应快速、能耗低、使用温度范围广、抗震能力强、成本低和可实现柔软显示等特点，被业界认为是最理想和最具发展前景的下一代显示技术。
    与其他平板显示技术相比，下表为LCD显示器与OLED性能比较：

    资料来源：台湾资策会MIC，2003年3月PS：X-劣，△-可，○-优，◎-最优作为照明器件。
    OLED有如下不可替代的特点：
    1）更容易实现白光；
    2）本身就是真正面光源，可直接用于照明，而无机LED为点光源，需要将发光颗粒集成后才能应用；
    3）可以实现厚度小于2mm的超薄光源；
    4）能够制成可弯曲的任意形状的光源；
    5）制备工艺更简单，甚至可以通过喷墨打印、丝网印刷等方法制备大面积光源；
    6）高效节能，无污染。
    7）低压直流驱动，使用安全。
    目前最常见的几种照明光源的性能和特点

   3.发展历程
    OLED技术的研究始于上世纪60年代，但是直到1987年柯达公司首次宣布小分子OLED器件的双层结构，OLED技术的前景才明朗起来。经过多年的研发努力，OLED技术获得了迅速的发展。1990年剑桥大学开发出基于高分子有机发光材料的OLED新技术；1997年日本先锋电子推出了世界第一个商品化的OLED产品――汽车音响显示屏，极大地鼓舞了业界对OLED技术的信心。尤其是2000年以后业界更是掀起了对OLED投资与开发的热潮，新的OLED产品和显示样品不断推出。目前全球有超过100家公司正在投资开发OLED产品，范围遍布北美、欧洲、日本、韩国、中国。
    二、OLED技术进展
    按照所采用有机发光材料的不同，OLED可区分为两种不同的技术类型：一是基于小分子有机发光材料的SM-OLED（SmallMaterialOLED），另一是基于共轭高分子发光材料的PLED（PolymerOLED）。按照驱动驱动方式不同，OLED可分为有源驱动OLED（Active-matrixOLED）和无源驱动OLED（Passive-matrixOLED）。
    小分子OLED技术发展得较早（1987年），因而技术也较为成熟。PLED的发展始于1990年，由于聚合物薄膜可以采用旋涂、喷墨印刷等方法制备，从而有可能大大地降低器件生产成本，但目前该技术远未成熟。
    目前小分子OLED器件的发光效率已经超过15lm/W，器件寿命（半衰期）已经超过50000小时。而高分子器件的发光效率则已超过10lm/W，寿命也已超过10000小时。就器件的寿命而言，有机发光显示器件已经可以满足实际应用的要求。
    1.材料
    在OLED众多的材料中，我们重点介绍发光材料。发光材料主要有小分子发光材料和高分子发光材料，小分子发光材料可以分为荧光材料、磷光材料。
    在小分子方面，发光材料的发展速度很快，绿光材料发展最快，最近佳能在SID2004上宣布，已经成功开发出驱动电压为2.7V的绿色荧光材料，初始亮度为100cd/m2时，寿命可达25000小时，初始亮度100cd/m2，发光效率达26lm/W。Pioneer的红色磷光材料，初始亮度在700cd/m2时，寿命预计超过30000小时。日本出光的蓝光材料，初始亮度在1000cd/m2时，寿命达到21000小时。
    在高分子方面，黄色发光聚合物，发光效率可达到35cd/A，蓝色发光聚合物，发光效率可达到20cd/A。绿色磷光材料的Host材料，使发光效率达到了24cd/A。
    目前美国柯达、UDC和日本的出光兴产等公司在小分子材料方面有出色的表现。CDT、日本住友化学、NHK、DOW、COVION等公司在高分子发光材料方面比较出色。
    OLED发光材料未来开发方向是，高效率化（提高发光效率）、改善荧光材料、引入磷光材料。磷光材料（三线态材料）充分利用了激发三线态的能量，可以明显提高器件的外量子效率，是一类比较看好的发光材料。
    2.彩色化实现
    彩色技术的突破是OLED发展的关键。OLED的彩色化方案主要有“"RGB三色发光法”、以蓝光材料为基础的"色变换法"和以白光发光层搭配彩色滤光片的"白光法"等。目前主要采用三色发光法和白光加滤光片法。
    荷兰皇家飞利浦电子成功开发了576×324像素的13英寸有机EL面板。采用了喷墨技术来涂布高分子有机EL材料。
    通过将4枚20英寸低温多晶硅TFT底板粘到一起试制出了上述产品，采用的OLED材料为高分子型。将TFT底板粘起来以后，利用喷墨技术一次性形成了OLED材料层。
    亮度超过了300cd/m2，对比度在500流明的亮度条件下超过了200：1，尺寸为12.5时，分辨率为854×480像素
有机EL材料采用了荧光材料；初始亮度为3000cd/m2，半衰时间为5000小时左右（＋25℃下测定）；展示品的发光效率为10lm/W，低于白色发光二极管背照灯的30lm/W。
    3.柔软显示
    OLED柔软显示器（又称为可卷曲显示器）是显示技术领域的最热趋势之一，OLED以其独有的特性为这个目标的实现带来了极大希望。要实现柔软显示需要解决的主要问题是电极层以及有机层的附着性能、基板的气密性和封装技术。近来，OLED柔软显示器引起全球的高度关注。
    在OLEDsAsia2004研讨会上，英特尔公司（Intel）的代表ChungDavidB指出："现在看来可挠式（flexible）面板是能打败LCD的地方，也是他认为OLED未来最大的优势所在。"
    飞利浦研究高级副总裁PeterWierenga表示：飞利浦电子公司的显示器研发重点不再基于玻璃的显示器，取而代之的是，该公司正在研究“基于塑料的低成本制造技术。”
    iSuppli/StanfordResources技术与战略研究总监、专门研究OLED显示器的KimberlyAlien表示：“它们（OLED柔软显示器）的重要性在于能够满足人类对新型显示的幻想，”她说道。“显示器不再是僵硬易碎四四方方的物体，而有可能是圆型或曲线型，柔性化更强。”
    随着OLED技术的进步，全球许多研发机构和企业加大了对OLED柔软显示器的研发，但目前世界只有美国的UDC、日本的东北先锋等为数不多的研发机构或公司推出了柔软OLED样品，维信诺公司于2003年11月23日推出国内首款单色点阵柔软OLED显示屏。
    4.大尺寸面板制作
    大尺寸技术被认为是OLED能否用于电视机的关键技术。是全球研究开发的又一热点。制约其发展的关键技术是驱动IC和面板制备技术。目前还没有很适合大尺寸OLED驱动的IC，而且大尺寸面板成品率低，生产工艺不成熟，仍处于研发阶段，预计2008年才能够达到实用化水平。
    奇美在2003年5月SID会上，展出了使用非晶硅TFT底板的20英OLED面板；今年，韩国三星SDI展示了小分子OLED材料蒸镀形成的17英寸OLED显示屏。荷兰皇家飞利浦电子（RoyalPhilipsElectronics）开发了13英寸PLED面板。SeicoEpson2004年