OLED簡介

有機發(fā)光二極管(organic light-emitting diode,OLED)是一種由柯達公司開發(fā)并擁有專利的顯示技術(shù),這項技術(shù)使用有機聚合材料作為發(fā)光二極管中的半導(dǎo)體(semiconductor)材料。

OLED顯示技術(shù)廣泛的運用于手機、數(shù)碼攝像機、DVD機、個人數(shù)字助理(PDA)、筆記本電腦、汽車音響和電視。OLED顯示器很薄很輕,因為它不使用背光。OLED顯示器還有一個最大為160度的寬屏視角,其工作電壓為二到十伏特(volt,用V來表示)。

基于OLED的新技術(shù)有軟性有機發(fā)光顯示技術(shù)(Flexible OLED,F(xiàn)OLED),這項技術(shù)有可能在將來使得高度可攜帶、折疊的顯示技術(shù)變?yōu)榭赡堋?

OLED造價信息

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OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性,采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板,當(dāng)有電流通過時,這些有機材料就會發(fā)光,而且OLED顯示屏幕可視角度大,并且能夠節(jié)省電能,從2003年開始這種顯示設(shè)備在MP3播放器上得到了應(yīng)用。

以O(shè)LED使用的有機發(fā)光材料來看,一是以染料及顏料為材料的小分子器件系統(tǒng),另一則以共軛性高分子為材料的高分子器件系統(tǒng)。同時由于有機電致發(fā)光器件具有發(fā)光二極管整流與發(fā)光的特性,因此小分子有機電致發(fā)光器件亦被稱為OLED(Organic Light Emitting Diode),高分子有機電致發(fā)光器件則被稱為PLED (Polymer Light-emitting Diode)。小分子及高分子OLED在材料特性上可說是各有千秋,但以現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展來看,如作為監(jiān)視器的信賴性上,及電氣特性、生產(chǎn)安定性上來看,小分子OLED處于領(lǐng)先地位。當(dāng)前投入量產(chǎn)的OLED組件,全是使用小分子有機發(fā)光材料。

OLED產(chǎn)品構(gòu)成

結(jié)構(gòu)

OLED的基本結(jié)構(gòu)是由一薄而透明具半導(dǎo)體特性之銦錫氧化物(ITO),與電力之正極相連,再加上另一個金屬陰極,包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)層中包括了:空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時,正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結(jié)合,產(chǎn)生光亮,依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍RGB三原色,構(gòu)成基本色彩。OLED的特性是自己發(fā)光,不像TFT LCD需要背光,因此可視度和亮度均高,其次是電壓需求低且省電效率高,加上反應(yīng)快、重量輕、厚度薄,構(gòu)造簡單,成本低等,被視為 21世紀最具前途的產(chǎn)品之一。

有機發(fā)光二極體的發(fā)光原理和無機發(fā)光二極體相似。當(dāng)元件受到直流電(Direct Current;DC)所衍生的順向偏壓時,外加之電壓能量將驅(qū)動電子(Electron)與空穴(Hole)分別由陰極與陽極注入元件,當(dāng)兩者在傳導(dǎo)中相遇、結(jié)合,即形成所謂的電子-空穴復(fù)合(Electron-Hole Capture)。而當(dāng)化學(xué)分子受到外來能量激發(fā)后,若電子自旋(Electron Spin)和基態(tài)電子成對,則為單重態(tài)(Singlet),其所釋放的光為所謂的熒光(Fluorescence);反之,若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行,則稱為三重態(tài)(Triplet),其所釋放的光為所謂的磷光(Phosphorescence)。

當(dāng)電子的狀態(tài)位置由激態(tài)高能階回到穩(wěn)態(tài)低能階時,其能量將分別以光子(Light Emission)或熱能(Heat Dissipation)的方式放出,其中光子的部分可被利用當(dāng)做顯示功能;然有機熒光材料在室溫下并無法觀測到三重態(tài)的磷光,故PM-OLED元件發(fā)光效率之理論極限值僅25%。

PM-OLED發(fā)光原理是利用材料能階差,將釋放出來的能量轉(zhuǎn)換成光子,所以我們可以選擇適當(dāng)?shù)牟牧袭?dāng)做發(fā)光層或是在發(fā)光層中摻雜染料以得到我們所需要的發(fā)光顏色。此外,一般電子與電洞的結(jié)合反應(yīng)均在數(shù)十納秒(ns)內(nèi),故PM-OLED的應(yīng)答速度非???。

S.:PM-OLED的典型結(jié)構(gòu)。典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO(indium tin oxide;銦錫氧化物)陽極(Anode)、有機發(fā)光層(Emitting Material Layer)與陰極(Cathode)等所組成,其中,薄而透明的ITO陽極與金屬陰極如同三明治般地將有機發(fā)光層包夾其中,當(dāng)電壓注入陽極的空穴(Hole)與陰極來的電子(Electron)在有機發(fā)光層結(jié)合時,激發(fā)有機材料而發(fā)光。

而發(fā)光效率較佳、普遍被使用的多層PM-OLED結(jié)構(gòu),除玻璃基板、陰陽電極與有機發(fā)光層外,尚需制作空穴注入層(Hole Inject Layer;HIL)、空穴傳輸層(Hole Transport Layer;HTL)、電子傳輸層(Electron Transport Layer;ETL)與電子注入層(Electron Inject Layer;EIL)等結(jié)構(gòu),且各傳輸層與電極之間需設(shè)置絕緣層,因此熱蒸鍍(Evaporate)加工難度相對提高,制作過程亦變得復(fù)雜。

由于有機材料及金屬對氧氣及水氣相當(dāng)敏感,制作完成后,需經(jīng)過封裝保護處理。PM-OLED雖需由數(shù)層有機薄膜組成,然有機薄膜層厚度約僅1,000~1,500A°(0.10~0.15 um),整個顯示板(Panel)在封裝加干燥劑(Desiccant)后總厚度不及200um(0.2mm),具輕薄之優(yōu)勢。

材料

有機材料的特性深深地影響元件之光電特性表現(xiàn)。在陽極材料的選擇上,材料本身必需是具高功函數(shù)(High work function)與可透光性,所以具有4.5eV-5.3eV的高功函數(shù)、性質(zhì)穩(wěn)定且透光的ITO透明導(dǎo)電膜,便被廣泛應(yīng)用于陽極。在陰極部分,為了增加元件的發(fā)光效率,電子與電洞的注入通常需要低功函數(shù)(Low work function)的Ag、Al、Ca、In、Li與Mg等金屬,或低功函數(shù)的復(fù)合金屬來制作陰極(例如:Mg-Ag鎂銀)。

適合傳遞電子的有機材料不一定適合傳遞空穴,所以有機發(fā)光二極體的電子傳輸層和空穴傳輸層必須選用不同的有機材料。目前最常被用來制作電子傳輸層的材料必須制膜安定性高、熱穩(wěn)定且電子傳輸性佳,一般通常采用螢光染料化合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。而空穴傳輸層的材料屬于一種芳香胺螢光化合物,如TPD、TDATA等有機材料。

有機發(fā)光層的材料須具備固態(tài)下有較強螢光、載子傳輸性能好、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性佳、量子效率高且能夠真空蒸鍍的特性,一般有機發(fā)光層的材料使用通常與電子傳輸層或電洞傳輸層所采用的材料相同,例如Alq被廣泛用于綠光,Balq和DPVBi則被廣泛應(yīng)用于藍光。

一般而言,OLED可按發(fā)光材料分為兩種:小分子OLED和高分子OLED(也可稱為PLED)。小分子OLED和高分子OLED的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同:小分子器件主要采用真空熱蒸發(fā)工藝,高分子器件則采用旋轉(zhuǎn)涂覆或噴涂印刷工藝。小分子材料廠商主要有:Eastman、Kodak、出光興產(chǎn)、東洋INK制造、三菱化學(xué)等;高分子材料廠商主要有:CDT、Covin、Dow Chemical、住友化學(xué)等。國際上與OLED有關(guān)的專利已經(jīng)超過1400份,其中最基本的專利有三項。小分子OLED的基本專利由美國Kodak公司擁有,高分子OLED的專利由英國的CDT(Cambridge DisPlay Technology)和美國的Uniax公司擁有。

工藝

氧化銦錫(ITO)基板前處理(1) ITO表面平整度:ITO已廣泛應(yīng)用在商業(yè)化的顯示器面板制造,其具有高透射率、低電阻率及高功函數(shù)等優(yōu)點。一般而言,利用射頻濺鍍法(RF sputtering)所制造的ITO,易受工藝控制因素不良而導(dǎo)致表面不平整,進而產(chǎn)生表面的尖端物質(zhì)或突起物。另外高溫鍛燒及再結(jié)晶的過程亦會產(chǎn)生表面約10 ~ 30nm的突起層。這些不平整層的細粒之間所形成的路徑會提供空穴直接射向陰極的機會,而這些錯綜復(fù)雜的路徑會使漏電流增加。一般有三個方法可以解決這表面層的影響?U一是增加空穴注入層及空穴傳輸層的厚度以降低漏電流,此方法多用于PLED及空穴層較厚的OLED(~200nm)。二是將ITO玻璃再處理,使表面光滑。三是使用其它鍍膜方法使表面平整度更好。(2) ITO功函數(shù)的增加:當(dāng)空穴由ITO注入HIL時,過大的位能差會產(chǎn)生蕭基能障,使得空穴不易注入,因此如何降低ITO / HIL接口的位能差則成為ITO前處理的重點。一般我們使用O2-Plasma方式增加ITO中氧原子的飽和度,以達到增加功函數(shù)之目的。ITO經(jīng)O2-Plasma處理后功函數(shù)可由原先之4.8eV提升至5.2eV,與HIL的功函數(shù)已非常接近。

加入輔助電極,由于OLED為電流驅(qū)動組件,當(dāng)外部線路過長或過細時,于外部電路將會造成嚴重之電壓梯度,使真正落于OLED組件之電壓下降,導(dǎo)致面板發(fā)光強度減少。由于ITO電阻過大(10 ohm / square),易造成不必要之外部功率消耗,增加一輔助電極以降低電壓梯度成了增加發(fā)光效率、減少驅(qū)動電壓的快捷方式。鉻(Cr:Chromium)金屬是最常被用作輔助電極的材料,它具有對環(huán)境因子穩(wěn)定性佳及對蝕刻液有較大的選擇性等優(yōu)點。然而它的電阻值在膜層為100nm時為2 ohm / square,在某些應(yīng)用時仍屬過大,因此在相同厚度時擁有較低電阻值的鋁(Al:Aluminum)金屬(0.2 ohm / square)則成為輔助電極另一較佳選擇。但是,鋁金屬的高活性也使其有信賴性方面之問題因此,多疊層之輔助金屬則被提出,如:Cr / Al / Cr或Mo / Al / Mo,然而此類工藝增加復(fù)雜度及成本,故輔助電極材料的選擇成為OLED工藝中的重點之一。

陰極工藝

在高解析的OLED面板中,將細微的陰極與陰極之間隔離,一般所用的方法為蘑菇構(gòu)型法(Mushroom structure approach),此工藝類似印刷技術(shù)的負光阻顯影技術(shù)。在負光阻顯影過程中,許多工藝上的變異因子會影響陰極的品質(zhì)及良率。例如,體電阻、介電常數(shù)、高分辨率、高Tg、低臨界維度(CD)的損失以及與ITO或其它有機層適當(dāng)?shù)酿ぶ涌诘取?/p>封裝

⑴ 吸水材料:一般OLED的生命周期易受周圍水氣與氧氣所影響而降低。水氣來源主要分為兩種:一是經(jīng)由外在環(huán)境滲透進入組件內(nèi),另一種是在OLED工藝中被每一層物質(zhì)所吸收的水氣。為了減少水氣進入組件或排除由工藝中所吸附的水氣,一般最常使用的物質(zhì)為吸水材(Desiccant)。Desiccant可以利用化學(xué)吸附或物理吸附的方式捕捉自由移動的水分子,以達到去除組件內(nèi)水氣的目的。

⑵ 工藝及設(shè)備開發(fā):封裝工藝之流程,為了將Desiccant置于蓋板及順利將蓋板與基板黏合,需在真空環(huán)境或?qū)⑶惑w充入不活潑氣體下進行,例如氮氣。值得注意的是,如何讓蓋板與基板這兩部分工藝銜接更有效率、減少封裝工藝成本以及減少封裝時間以達最佳量產(chǎn)速率,已儼然成為封裝工藝及設(shè)備技術(shù)發(fā)展的3大主要目標。

彩色化技術(shù)

顯示器全彩色是檢驗顯示器是否在市場上具有競爭力的重要標志,因此許多全彩色化技術(shù)也應(yīng)用到了OLED顯示器上,按面板的類型通常有下面三種:RGB像素獨立發(fā)光,光色轉(zhuǎn)換(Color Conversion)和彩色濾光膜(Color Filter)。

RGB象素獨立發(fā)光

利用發(fā)光材料獨立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金屬蔭罩與CCD象素對位技術(shù),首先制備紅、綠、藍三基色發(fā)光中心,然后調(diào)節(jié)三種顏色組合的混色比,產(chǎn)生真彩色,使三色OLED元件獨立發(fā)光構(gòu)成一個像素。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于提高發(fā)光材料的色純度和發(fā)光效率,同時金屬蔭罩刻蝕技術(shù)也至關(guān)重要。

有機小分子發(fā)光材料AlQ3是很好的綠光發(fā)光小分子材料,它的綠光色純度,發(fā)光效率和穩(wěn)定性都很好。但OLED最好的紅光發(fā)光小分子材料的發(fā)光效率只有31mW,壽命1萬小時,藍色發(fā)光小分子材料的發(fā)展也是很慢和很困難的。有機小分子發(fā)光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍色材料的純度、效率與壽命。但人們通過給主體發(fā)光材料摻雜,已得到了色純度、發(fā)光效率和穩(wěn)定性都比較好的藍光和紅光。

高分子發(fā)光材料的優(yōu)點是可以通過化學(xué)修飾調(diào)節(jié)其發(fā)光波長,現(xiàn)已得到了從藍到綠到紅的覆蓋整個可見光范圍的各種顏色,但其壽命只有小分子發(fā)光材料的十分之一,所以對高分子聚合物,發(fā)光材料的發(fā)光效率和壽命都有待提高。不斷地開發(fā)出性能優(yōu)良的發(fā)光材料應(yīng)該是材料開發(fā)工作者的一項艱巨而長期的課題。

隨著OLED顯示器的彩色化、高分辨率和大面積化,金屬蔭罩刻蝕技術(shù)直接影響著顯示板畫面的質(zhì)量,所以對金屬蔭罩圖形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。

光色轉(zhuǎn)換 光色轉(zhuǎn)換是以藍光OLED結(jié)合光色轉(zhuǎn)換

膜陣列,首先制備發(fā)藍光OLED的器件,然后利用其藍光激發(fā)光色轉(zhuǎn)換材料得到紅光和綠光,從而獲得全彩色。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于提高光色轉(zhuǎn)換材料的色純度及效率。這種技術(shù)不需要金屬蔭罩對位技術(shù),只需蒸鍍藍光OLED元件,是未來大尺寸全彩色OLED顯示器極具潛力的全彩色化技術(shù)之一。但它的缺點是光色轉(zhuǎn)換材料容易吸收環(huán)境中的藍光,造成圖像對比度下降,同時光導(dǎo)也會造成畫面質(zhì)量降低的問題。掌握此技術(shù)的日本出光興產(chǎn)公司已生產(chǎn)出10英寸的OLED顯示器。

彩色濾光膜

此種技術(shù)是利用白光OLED結(jié)合彩色濾光膜,首先制備發(fā)白光OLED的器件,然后通過彩色濾光膜得到三基色,再組合三基色實現(xiàn)彩色顯示。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過程不需要金屬蔭罩對位技術(shù),可采用成熟的液晶顯示器LCD的彩色濾光膜制作技術(shù)。所以是未來大尺寸全彩色OLED顯示器具有潛力的全彩色化技術(shù)之一,但采用此技術(shù)使透過彩色濾光膜所造成光損失高達三分之二。日本TDK公司和美國Kodak公司采用這種方法制作OLED顯示器。

RGB像素獨立發(fā)光,光色轉(zhuǎn)換和彩色濾光膜三種制造OLED顯示器全彩色化技術(shù),各有優(yōu)缺點??筛鶕?jù)工藝結(jié)構(gòu)及有機材料決定。

驅(qū)動方式

OLED的驅(qū)動方式分為主動式驅(qū)動(有源驅(qū)動)和被動式驅(qū)動(無源驅(qū)動)。

無源驅(qū)動(PM OLED)

其分為靜態(tài)驅(qū)動電路和動態(tài)驅(qū)動電路。

⑴ 靜態(tài)驅(qū)動方式:在靜態(tài)驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器件上,一般各有機電致發(fā)光像素的陰極是連在一起引出的,各像素的陽極是分立引出的,這就是共陰的連接方式。若要一個像素發(fā)光只要讓恒流源的電壓與陰極的電壓之差大于像素發(fā)光值的前提下,像素將在恒流源的驅(qū)動下發(fā)光,若要一個像素不發(fā)光就將它的陽極接在一個負電壓上,就可將它反向截止。但是在圖像變化比較多時可能出現(xiàn)交叉效應(yīng),為了避免我們必須采用交流的形式。靜態(tài)驅(qū)動電路一般用于段式顯示屏的驅(qū)動上。

⑵ 動態(tài)驅(qū)動方式:在動態(tài)驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器件上人們把像素的兩個電極做成了矩陣型結(jié)構(gòu),即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極是共用的,縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極是共用的。如果像素可分為N行和M列,就可有N個行電極和M個列電極。行和列分別對應(yīng)發(fā)光像素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅(qū)動的過程中,要逐行點亮或者要逐列點亮像素,通常采用逐行掃描的方式,行掃描,列電極為數(shù)據(jù)電極。實現(xiàn)方式是:循環(huán)地給每行電極施加脈沖,同時所有列電極給出該行像素的驅(qū)動電流脈沖,從而實現(xiàn)一行所有像素的顯示。該行不再同一行或同一列的像素就加上反向電壓使其不顯示,以避免"交叉效應(yīng)",這種掃描是逐行順序進行的,掃描所有行所需時間叫做幀周期。

在一幀中每一行的選擇時間是均等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N,掃描一幀的時間為1,那么一行所占有的選擇時間為一幀時間的1/N該值被稱為占空比系數(shù)。在同等電流下,掃描行數(shù)增多將使占空比下降,從而引起有機電致發(fā)光像素上的電流注入在一幀中的有效下降,降低了顯示質(zhì)量。因此隨著顯示像素的增多,為了保證顯示質(zhì)量,就需要適度地提高驅(qū)動電流或采用雙屏電極機構(gòu)以提高占空比系數(shù)。

除了由于電極的公用形成交叉效應(yīng)外,有機電致發(fā)光顯示屏中正負電荷載流子復(fù)合形成發(fā)光的機理使任何兩個發(fā)光像素,只要組成它們結(jié)構(gòu)的任何一種功能膜是直接連接在一起的,那兩個發(fā)光像素之間就可能有相互串?dāng)_的現(xiàn)象,即一個像素發(fā)光,另一個像素也可能發(fā)出微弱的光。這種現(xiàn)象主要是因為有機功能薄膜厚度均勻性差,薄膜的橫向絕緣性差造成的。從驅(qū)動的角度,為了減緩這種不利的串?dāng)_,采取反向截至法也是一行之有效的方法。

帶灰度控制的顯示:顯示器的灰度等級是指黑白圖像由黑色到白色之間的亮度層次?;叶鹊燃壴蕉?,圖像從黑到白的層次就越豐富,細節(jié)也就越清晰?;叶葘τ趫D像顯示和彩色化都是一個非常重要的指標。一般用于有灰度顯示的屏多為點陣顯示屏,其驅(qū)動也多為動態(tài)驅(qū)動,實現(xiàn)灰度控制的幾種方法有:控制法、空間灰度調(diào)制、時間灰度調(diào)制。

二、有源驅(qū)動(AM OLED)

有源驅(qū)動的每個像素配備具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管(LowTemperature Poly-Si Thin Film Transistor, LTP-Si TFT),而且每個像素配備一個電荷存儲電容,外圍驅(qū)動電路和顯示陣列整個系統(tǒng)集成在同一玻璃基板上。與LCD相同的TFT結(jié)構(gòu),無法用于OLED。這是因為LCD采用電壓驅(qū)動,而OLED卻依賴電流驅(qū)動,其亮度與電流量成正比,因此除了進行ON/OFF切換動作的選址TFT之外,還需要能讓足夠電流通過的導(dǎo)通阻抗較低的小型驅(qū)動TFT。

有源驅(qū)動屬于靜態(tài)驅(qū)動方式,具有存儲效應(yīng),可進行100%負載驅(qū)動,這種驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制,可以對各像素獨立進行選擇性調(diào)節(jié)。

有源驅(qū)動無占空比問題,驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制,易于實現(xiàn)高亮度和高分辨率。

有源驅(qū)動由于可以對亮度的紅色和藍色像素獨立進行灰度調(diào)節(jié)驅(qū)動,這更有利于OLED彩色化實現(xiàn)。

有源矩陣的驅(qū)動電路藏于顯示屏內(nèi),更易于實現(xiàn)集成度和小型化。另外由于解決了外圍驅(qū)動電路與屏的連接問題,這在一定程度上提高了成品率和可靠性。

三、兩者比較

被動式 主動式

瞬間高高密度發(fā)光(動態(tài)驅(qū)動/有選擇性) 連續(xù)發(fā)光(穩(wěn)態(tài)驅(qū)動)

面板外附加IC芯片 TFT驅(qū)動電路設(shè)計/內(nèi)藏薄膜型驅(qū)動IC

線逐步式掃描 線逐步式抹寫數(shù)據(jù)

階調(diào)控制容易 在TFT基板上形成有機EL畫像素

低成本/高電壓驅(qū)動 低電壓驅(qū)動/低耗電能/高成本

設(shè)計變更容易、交貨期短(制造簡單) 發(fā)光組件壽命長(制程復(fù)雜)

簡單式矩陣驅(qū)動+OLED LTPS TFT+OLED

OLED簡介常見問題

  • oled和led哪個好

    LED,OLED,LED背光這三個顯示屏讓許多人分不清楚,目前很多廠商在推廣自己產(chǎn)品的時候都偷換了一個概念。明明是LED背光顯示器卻要簡稱為LED顯示器。事實上LED顯示器和目前的LED背光顯示器有著...

  • oled報價是多少

    創(chuàng)維oled電視價格是17999元。 創(chuàng)維oled電視是采用4色4K         OLED與JBL全音域音響的組合。特點是超薄設(shè)計、靈動...

  • OLED屏是什么?

    OLED是指有機發(fā)光二極管,有時也稱為有機電致發(fā)光器件,采用OLED制作的顯示屏即為OLED屏。某些有機材料在施加電壓并有電流流過的時候會發(fā)光,原理類似傳統(tǒng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管,即空穴電子復(fù)合發(fā)光,利用...

有機發(fā)光二極管(OLED)技術(shù)在提振行業(yè)當(dāng)前的不景氣方面邁出了一大步,它正在顯示和照明領(lǐng)域開拓出許多高利潤的應(yīng)用。有跡象表明,有源矩陣(AM)OLED而非無源矩陣(PM)OLED將最終主宰這一應(yīng)用領(lǐng)域。

OLED應(yīng)用領(lǐng)域

一、OLED在頭戴顯示器領(lǐng)域的應(yīng)用

以視頻眼鏡和隨身影院為重要載體的頭戴式顯示器得到了越來越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。其在數(shù)字視頻、虛擬現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實游戲、3G與視頻眼鏡融合、超便攜多媒體設(shè)備與視頻眼鏡融合方面有卓越的優(yōu)勢。

與LCD和LCOS相比,OLED在頭戴顯示器的應(yīng)用有非常大的優(yōu)勢:清晰鮮亮的全彩顯示、超低的功耗等,是頭戴式顯示器發(fā)展的一大推動力。

率先把OLED應(yīng)用在視頻眼鏡上的是美國的eMagin. 無論是對于民用消費領(lǐng)域還是工業(yè)應(yīng)用乃至軍事用途都提供了一個極佳的近眼應(yīng)用解決途徑。隨之,采用歐洲的超微OLED顯示屏的視頻眼鏡被推上市場。在國內(nèi),iTheater(愛視代)憑雄厚的研發(fā)實力率先推出世界首款高分子超微OLED顯示屏的視頻眼鏡;憑借其全知識產(chǎn)權(quán)的背景順利打入國內(nèi)軍事領(lǐng)域,為中國數(shù)字士兵的建設(shè)出一份力。

二、OLED在MP3領(lǐng)域的應(yīng)用

MP3作為一款數(shù)字隨身聽已經(jīng)在市場上日益成為時尚娛樂的主角,對于它的功能、容量、價格等等都得到了人們廣泛的關(guān)注,也是各廠家目光的焦點所在,可是對于作為MP3的眼睛的屏幕卻很少有人涉及。

除了影音隨身看產(chǎn)品之外,不論Flash型還是HDD型的MP3,大多采用黑白單色LCD面板,僅僅停留在能夠聆聽音樂的簡單要求上。但現(xiàn)如今的MP3除了這種最基本的功能外,更多的立足于人們對于個性、時尚追求的心理,表達的是一種生活的觀念。所以在面板的設(shè)計上,出現(xiàn)了多彩背光設(shè)計,就是經(jīng)常聽到的"7色背光"的產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上進一步發(fā)展,已經(jīng)有用到區(qū)域彩色OLED面板(如:黃、藍雙色等區(qū)域各16色階)的產(chǎn)品,有代表性的有BenQ的Joybee180、iRiver N10等。

OLED(Organic Light Emitting Display),即有機發(fā)光顯示屏,在MP3 屏幕的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)儆谛箩绕鸬姆N類,被譽為"夢幻顯示屏"。它無需背光燈,而是"主動發(fā)光"。以BenQ Joybee180的OLED液晶屏為例,它摒棄了傳統(tǒng)LCD的缺點,每個像素都可自行發(fā)光,不管在什么角度什么光線下都可以比傳統(tǒng)LCD顯示更加清晰的畫面,而且環(huán)境越黑屏幕越亮,猶如夜間的瑩彩精靈。

MP3的消費者多為年輕族群,對他們而言MP3除了基本功用之外,還帶有一點點炫耀的色彩。在夜晚寂靜的街邊,邊走邊聽著音樂,看著OLED屏幕跳動的藍光,音符的跳動伴著腳步的跳動和心情的起伏,定有一種別樣的感覺。或是在朋友歡聚的Party上,OLED藍光的閃爍熠熠生輝,定能讓你成為聚會的主角。

除了帶來全新的視覺感受之外,OLED還有很多LCD面板無法比擬的優(yōu)點。比如可以使MP3做得更輕更薄,可視角度更大,并且能夠顯著節(jié)省電能。不過OLED的應(yīng)用還要搭配MP3的整體設(shè)計,才能展現(xiàn)出它的魅力。已上市的BenQ Joybee180可以說是液晶屏的應(yīng)用與整體設(shè)計相結(jié)合的典范。Joybee180的造型時尚、簡約、大方,整款機器呈正方形,看上去像一個精致小巧的手提袋,精華部分又好似一款華麗精美的手表。而且,運用表帶的流行元素取代傳統(tǒng)的佩戴方法,提供一系列不同的面板,可依服飾的不同進行替換,改變以往一成不變的搭配方案,秀出你的時尚搭配,秀出你的獨特心情。

OLED應(yīng)用于MP3產(chǎn)品上不僅增加了產(chǎn)品絢麗的美感,而且也為圖文資訊的表達錦上添花,無疑將成為MP3顯示面板的主流。

三、潛在的應(yīng)用

OLED技術(shù)的主要優(yōu)點是主動發(fā)光。發(fā)紅、綠、藍光的OLED都可以得到。在過去的幾年中,研究者們一直致力于開發(fā)OLED在從背光源、低容量顯示器到高容量顯示器領(lǐng)域的應(yīng)用。下面,將對OLED的潛在應(yīng)用進行討論,并將其與其它顯示技術(shù)進行對比。

1999年首度商業(yè)化,技術(shù)仍然非常新。用在一些黑白/簡單色彩的汽車收音機、移動電話、掌上型電動游樂器等。都屬于高階機種。

從事OLED的商業(yè)開發(fā)全世界約 100多家廠商, OLED的技術(shù)發(fā)展方向分成兩大類,日、韓和臺灣傾向Kodak的低分子OLED技術(shù),歐洲廠商則以PLED為主。兩大集團中除了KODAK 聯(lián)盟之外,另一個以高分子聚合物為主的飛利浦公司也聯(lián)合了EPSON、DuPont、東芝等公司全力開發(fā)自己的產(chǎn)品。2007年第二季全球OLED市場的產(chǎn)值已達到1億2340萬美元。

在中國企業(yè)方面,早在2005年,清華大學(xué)和維信諾公司決定開始OLED大規(guī)模生產(chǎn)線建設(shè),并最終在昆山建設(shè)了OLED大規(guī)模生產(chǎn)線;廣東省也積極上馬OLED專案,截至2009年12月,廣東已建、在建和籌建的OLED生產(chǎn)線項目有5個,分別是汕尾信利小尺寸OLED生產(chǎn)線、佛山中顯科技的低溫多晶硅TFT(薄膜場效應(yīng)晶體管)AMOLED生產(chǎn)線專案、東莞宏威的OLED顯示幕示范生產(chǎn)線項目、惠州茂勤光電公司AM(主動式)OLED光電項目、彩虹在佛山建設(shè)的OLED生產(chǎn)線項目。根據(jù)調(diào)研公司DisplaySearch的報告,全球OLED產(chǎn)業(yè)2009年的產(chǎn)值為8.26億美元,比2008年增長 35%。中國成為全球OLED應(yīng)用最大的市場,中國的手機、移動顯示設(shè)備及其他消費電子產(chǎn)品的產(chǎn)量都超過全球產(chǎn)量的一半。

四、航空領(lǐng)域研發(fā)"透明飛機"

2014年10月末,英國科技公司計劃研發(fā)"透明飛機",讓乘客坐在機艙內(nèi),享受360度全外景的感覺,如同翱 翔在天際中。

英國科技研發(fā)公司"工藝創(chuàng)新中心"(The Centre for Process Innovation,CPI)最近發(fā)表了一項客機設(shè)計新概念,將運用OLED(Organic Light-Emitting Diode,有機發(fā)光二極管)技術(shù)于飛機機身上,不僅能讓乘客可以一覽無遺窗外的風(fēng)光,甚至能變成觸摸屏,讓乘客能徹底在機上享受。

英國工藝創(chuàng)新中心設(shè)想,帶有OLED顯示器的無窗飛機,機艙照明的增強光亮來自艙壁發(fā)光墻,為乘客營造獨特的旅行氛圍。采用OLED技術(shù)的柔性屏幕極其輕薄,高質(zhì)量、靈活的嵌入到機身和座椅靠背襯板,有機地集成在一起,消除了沉重的外殼,可以高清顯示播放從飛機外部攝像機捕捉的畫面。這樣優(yōu)化飛機的空間和減輕其重量,不僅降低成本,使機身更輕、更堅固,座位寬敞,還減少了燃料消耗。

OLED簡介文獻

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1、oled的制備工藝 在中國大陸,oled顯示器件的制備還處于實驗室階段,但已到達了中試的邊緣,因此我們將主要討論實驗室的oled制備工藝。  不管是實驗室、中試,還是量產(chǎn),oled器件的制備過程基本一致,主要區(qū)別在于器件的真空蒸鍍設(shè)備上。實驗室一般選用手動的真空蒸鍍設(shè)備進行單片樣品蒸鍍,以便于制作種類不同的實驗樣品;中試線一般采用半自動的真空蒸鍍設(shè)備進行連續(xù)的多片樣品蒸鍍,以便于小批量產(chǎn)品的切換;量產(chǎn)線一般采用全自動的真空蒸鍍設(shè)備進行流水樣品蒸鍍(或采用線蒸鍍技術(shù)與工藝),以便于提高良品率、降低產(chǎn)品成本。據(jù)悉,也有的機構(gòu)正在研究嘗試在量產(chǎn)線上用旋涂技術(shù)工藝進行生產(chǎn)oled產(chǎn)品。  oled顯示器件的制備工藝包括:ito玻璃清洗→光刻→再清洗→前處理→真空蒸鍍有機層→真空蒸鍍背電極→真空蒸鍍保護層→封裝→切割→測試→模塊組裝→產(chǎn)品檢驗及老化實驗等十幾道工序,其幾個關(guān)鍵工序的工藝如下。  (1)ito玻璃的洗凈及表面處理  ito作為陽極其表面狀態(tài)直接影響空穴的注入和與有機薄膜層間的界面電子狀態(tài)及有機材料的成膜性。如果ito表面不清潔,其表面自由能變小,從而導(dǎo)致蒸鍍在上面的空穴傳輸材料發(fā)生凝聚、成膜不均勻。  ito表面的處理過程為:洗潔精清洗→乙醇清洗→丙酮清洗→純水清洗,均用超聲波清洗機進行清洗,每次洗滌采用清洗5分鐘,停止5分鐘,分別重復(fù)3次的方法。然后再用紅外烘箱烘干待用。對洗凈后的ito玻璃還需進行表面活化處理,以增加ito表面層的含氧量,提高ito表面的功函數(shù)。  也可以用比例為水:雙氧水:氨水=5:1:1混合的過氧化氫溶液處理ito表面,使ito表面過剩的錫含量減少而氧的比例增加,以提高ito表面的功函數(shù)來增加空穴注入的幾率,可使oled器件亮度提高一個數(shù)量級。  ito玻璃在使用前還應(yīng)經(jīng)過“紫外線-臭氧”或“等離子”表面處理,主要目的是去除ito表面殘留的有機物、促使ito表面氧化、增加ito表面的功函數(shù)、提高ito表面的平整度。未經(jīng)處理的ito表面功函數(shù)約為4.6ev,經(jīng)過紫外線-臭氧或等離子表面處理后的ito表面的功函數(shù)為5.0ev以上,發(fā)光效率及工作壽命都會得到提高。對ito玻璃表面進行處理一定要在干燥的真空環(huán)境中進行,處理過的ito玻璃不能在空氣中放置太久,否則ito表面就會失去活性。  (2)ito的光刻處理工藝  (3)有機薄膜的真空蒸鍍工藝  oled器件需要在高真空腔室中蒸鍍多層有機薄膜,薄膜的質(zhì)量關(guān)系到器件質(zhì)量和壽命。在高真空腔室中設(shè)有多個放置有機材料的蒸發(fā)舟,加熱蒸發(fā)舟蒸鍍有機材料,并利用石英晶體振蕩器來控制膜厚。ito玻璃基板放置在可加熱的旋轉(zhuǎn)樣品托架上,其下面放置的金屬掩膜板控制蒸鍍圖案。  在我們的真空蒸鍍設(shè)備上進行蒸鍍實驗,實驗結(jié)果表明,有機材料的蒸發(fā)溫度一般在170℃~400℃之間、ito樣品基底溫度在100℃~150℃、蒸發(fā)速度在1晶振點~10晶振點/秒(即約0.1nm~1nm/s)、蒸發(fā)腔的真空度在5×10-4pa~3×10-4pa時蒸鍍的效果較佳。  但是,有機材料的蒸鍍還存在材料有效使用率低(〈10%)、摻雜物的濃度難以精確控制、蒸鍍速率不穩(wěn)定、真空腔容易污染等等不足之處,從而導(dǎo)致樣片基板的鍍膜均勻度達不到器件要求。  (4)金屬電極的真空蒸鍍工藝  金屬電極仍要在真空腔中進行蒸鍍。金屬電極通常使用低功函數(shù)的活潑金屬,因此在有機材料薄膜蒸鍍完成后進行蒸鍍。常用的金屬電極有mg/ag、mg:ag/ag、li/al、lif/al等。用于金屬電極蒸鍍的舟通常采用鉬、鉭和鎢等材料制作,以便用于不同的金屬電極蒸鍍(主要是防止舟金屬與蒸鍍金屬起化學(xué)反應(yīng))。  金屬電極材料的蒸發(fā)一般用加熱電流來表示,在我們的真空蒸鍍設(shè)備上進行蒸鍍實驗,實驗結(jié)果表明,金屬電極材料的蒸發(fā)加熱電流一般在70a~100a之間(個別金屬要超過100a)、ito樣品基底溫度在80℃左右、蒸發(fā)速度在5晶振點~50晶振點/秒(即約0.5nm~5nm/s)、蒸發(fā)腔的真空度在7×10-4pa~5×10-4pa時蒸鍍的效果較佳。  (5)器件封裝工藝  oled器件的有機薄膜及金屬薄膜遇水和空氣后會立即氧化,使器件性能迅速下降,因此在封裝前決不能與空氣和水接觸。因此,oled的封裝工藝一定要在無水無氧的、通有惰性氣體(如氬氣)的手套箱中進行。封裝材料包括粘合劑和覆蓋材料。粘合劑使用紫外固化環(huán)氧固化劑,覆蓋材料則采用玻璃封蓋,在封蓋內(nèi)加裝干燥劑來吸附殘留的水分。

為了實現(xiàn)彩色 oled,可以在幾個方面著手。最初采用的 alq3 發(fā)出的是綠光。而采用不同的有機發(fā)光聚合物可以發(fā)出不同顏色的光。還有一種方法是采 用摻雜熒光材料以得到各種不同的顏色。而熒光材料還可以改善器件的發(fā)光效率,使譜線變窄。有了不同顏色的發(fā)光二極管以后,下一個問題就是怎么組成一個紅綠 藍的像素。最近美國普林斯頓大學(xué)的研究小組開發(fā)出一種圖形控制擴散法,可以將紅綠藍三色的 oled 集成在同一基底上。概括來說,材料和工藝的多樣性讓 oled 有多種途徑可以實現(xiàn)彩色顯示。最典型的有如下六種方式:  ①不同材料發(fā)出紅、綠、藍三色,像 crt顯示一樣,由三色像素拼接成一個彩色像素,因為可以和 lcd 的某些制造工藝兼容,這是最常用的方法。 ?、诓捎冒l(fā)出白光的材料,像 lcd 顯示一樣,通過三色濾色片形成彩色像素;這種方法可以在發(fā)光器上涂上多層染料,這樣它就會發(fā)出白光。用在 lcd 上類 似的彩色濾光片能夠制造出紅、綠、藍三像素,這些濾光片能放置在單獨的平板上,利用影印成像法,覆蓋在白色發(fā)射器陣列上。這是最簡單的生產(chǎn)彩色 oled顯 示器的辦法,但是因為只有三分之一的白光能通過彩色濾光器,因此這種方法會浪費一些光能。 ?、鄄捎锰厥獾牟牧希軌蛟诓煌尿?qū)動電壓下顯示不同的色彩; ?、苁褂冒l(fā)出藍色光線的材料,再激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出各種色彩的光線。利用熒光和變色裝置,或者用傳播介質(zhì)來代替濾光片來獲得彩色的辦法更好一些。這時, 藍光發(fā)射器就派上了用場,藍光通過變色介質(zhì) (ccm)后變成綠光或者紅光。如果這種變色介質(zhì)的轉(zhuǎn)換能力強的話,這種辦法對光線的利用率比使用濾光片更高。 ?、菁す夤舱穹绞?; ?、迣⒓t、綠、藍三色發(fā)光膜重疊起來,構(gòu)成彩色像素。2100433B

有機電致發(fā)光(organicelectroluminescentlight)簡稱為oel。它有兩個技術(shù)分支,一個是分子量在500~2000之間的小分子有機發(fā)光二極管(organiclightemittingdiode)簡稱為oled或sm-oled;另一個是分子量在10000~100000之間的高分子(又稱聚合物)有機發(fā)光二極管(polymerlight-emittingdiode)簡稱為pled或p-oled。  oel顯示器件具有的主動發(fā)光、發(fā)光效率較高、功耗低、輕、雹無視角限制等優(yōu)點,被業(yè)內(nèi)人士認為是最有可能在未來的顯示器件市場上占據(jù)霸主地位的新一代顯示器件。作為一項嶄新的顯示技術(shù),oled免不了還存在很多不足,其材料、器件壽命、良品率等還有待于進一步研究、提高,應(yīng)用領(lǐng)域也有待于進一步擴大,這就為今后的科研探索提供了很大的研究空間。  oled技術(shù)在過去的十多年里發(fā)展迅猛,取得了巨大的成就。由于全球越來越多的顯示器廠家紛紛投入研發(fā),大大的推動了oled的產(chǎn)業(yè)化進程,使得oled產(chǎn)業(yè)的成長速度驚人,已經(jīng)到達了大規(guī)模量產(chǎn)的前夜。業(yè)內(nèi)有關(guān)人士預(yù)言,2007年也許會成為oled大規(guī)模量產(chǎn)的元年。  從2000年到2005年oled面板出貨量年均增長速度超過了175%,未來隨著oled產(chǎn)品逐漸向有源全彩和大尺寸的方向發(fā)展,oled產(chǎn)業(yè)還將保持高速的增長勢頭。oled產(chǎn)品已經(jīng)逐漸被下游廠商所認可,需求量也明顯增大。oled主要應(yīng)用領(lǐng)域包括通訊產(chǎn)品(手機副屏)、消費類電子產(chǎn)品(mp3)、車載和儀器儀表等領(lǐng)域。  與oled技術(shù)相比,pled技術(shù)發(fā)展稍有滯后,主要是因為介入的廠商有限、技術(shù)相對不太成熟、原材料合成難度大、設(shè)備生產(chǎn)廠商少等原因。盡管如此,其發(fā)展速度也十分迅速,市場上已經(jīng)可以見到配有較低檔次pled的產(chǎn)品。據(jù)displaysearch預(yù)測,到2008年pled市場份額將快速上升到oel市場的40%。

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