OLED技术浅谈

【中心议题】

•        *OLED技术原理
•        *OLED研究进展及趋势

【解决方案】

•        *基于有机材料
•        *电流型半导体发光

OLED具有自发光、低功耗、响应速度快、视角宽、分辨力高、宽温度特性、高亮度、高对比度、抗振性能好、耗等性能，并且抗弯曲能力强，非常适合作柔性显示器件。

OLED适用于对显示效果要求高的便携产品及军事等特殊领域。

技术原理

OLED是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件，由铟锡氧化物半导体薄膜（Indium Tin Oxides，ITO）透明电极、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电极层组成。原理是用ITO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，形成激子使发光分子激发，经过辐射发出可见光。OLED用红、蓝、绿像素并置法、转换法（Color Conversion Method，CCM）、白光加彩色滤光片法、微共振腔调色法和多层堆叠法来实现彩色化。

OLED显示屏驱动方式依驱动方式可分为被动式（Passive Matrix OLED，PMOLED）与主动式（Active MatrixOLED，AMOLED）。PMOLED是属于电流驱动，结构简单，驱动电流决定灰阶，应用在小尺寸产品上。AMOLED在每一个OLED单元（即像素）后面都有一组薄膜晶体管和电容器，形成一个薄膜场效应晶体管（Thin Film Transistor，TFT）驱动网络，每一个像素都可以在控制芯片的操作下驱动TFT的激发像素点，这种方式能获得极速的响应时间而且省电，显示效果好，适合大屏幕全彩色OLED的需要。OLED按所使用的载流子传输层和发光层有机薄膜材料的不同，分为两种不同的技术类型：一种是以机染料和颜料为发光材料的小分子聚合物OLED，另一种是以共轭高分子为发光材料的PLED（高分子聚合物OLED）。目前研究表明，PLED十分适合用于柔性显示，采用Int-Jet（喷墨）印刷，涂布有机材料物质，不需薄膜制程、真空装置，元件构成只有2层，投资成本低，但是其喷墨技术的墨滴均一化及RGB三基色定位精度不易控制，影响全彩化产品进程，寿命与产品良率也有待提高。

研发进展

1987年由柯达公司科学家邓青云博士发表以真空蒸镀法制成多层式结构的OLED器件后，其低工作电压与高亮度的商业应用潜力吸引了全世界的目光，美国、日本、韩国等国的大公司纷纷投资加入OLED的研究行列。

1989年剑桥大学Cavendish实验室发现了在某些聚合物中通过电流会激发出光，这就是高分子OLED的工作原理。1992年，剑桥显示技术公司（Cambridge Display Technology，CDT）成立，开始研究这项发现，并获得了基础知识产权。CDT在PLED研究中取得的另一个重要的革新是采用喷墨印刷（Ink-Jet Print）的方式，将发射出光的聚合物印刷在玻璃或塑料上来制成PLED显示器。这一革新提供了一种低成本的彩色显示器制作方法，不但为PLED的产业化提供了可能，还使它可以以柔软的塑料作为基底层，甚至可以是在一个不平整的表面上。目前从事PLED研究的公司有：Philips、Toshiba-Matsushita显示器、DuPont、Microemissive显示器、Samsung SDI和Seiko-Epson等。国内从事高分子OLED研究的单位还比较少，中国科学院化学研究所、复旦大学、华南理工大学已取得了这方面研究的一些专利。高分子OLED技术领导商CDT采取较开放的专利授权态度，降低投入厂商门槛和成本。

2008年5月“SID”展会上，索尼称已经开发出首款基于柔性塑料基底的、全彩色的有源矩阵OLED显示器。索尼采用了C22H14并五苯材料来制造迁移率为0.1 cm2/Vs的有机晶体管。其原型为120×160像素、8位灰阶的2.5 in显示器，可以显示全部的1 680万色，电极

装在有机TFT层前面，不会损坏半导体层。UniversalDisplay公司声明他所开发的业界最薄柔性的活动矩阵式OLED（AMOLED）显示屏原型机面世将指日可待。从Universal Display公司和Kyung Hee大学金江教授的合作结果来看，该公司的研究演示了其意义深远的柔性度提高，以及当内置超薄金属铂片基底后AMOLED的韧性。

2008年12月台湾工业技术研究院展示厚度仅为0.2 cm、弯曲半径＜1.5 cm、亮度达100 cd/m2、分辨力为320×240柔性主动式OLED面板，在任意卷曲弯折过程中，动画仍能持续播映；三星展示了2.2 in AMOLED显示屏，厚度0.52 mm、分辨力320×240、色彩262K、对比度10 000∶1，在200 cd/m2的亮度下可以使用长达50 000 h。

下一步研究方向

尽管柔性OLED器件自身具备很多优势，而且柔性OLED器件在材料寿命、驱动、亮度、彩色化和柔性等方面均有较大的进展，但其产业化进程低，其原因主要是寿命问题和高效率问题还未彻底解决。而要解决这些问题，还需靠在器件结构的设计与材料合成、实验条件设计与加工、驱动与封装技术等多方面的共同努力。对于OLED的基础研究主要集中在提高器件的效率和寿命等性能以及寻找新的、改进的材料上。