OLED改变“视”界

　　1　引言

　　有机电致发光显示，又称有机发光二极管或有机发光显示（OrganicLightEmittingDiode,OLED），是在1936年被发现，直到1987年柯达公司推出OLED双层器件才引起人们重视的一种新型显示技术，其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光。与LCD相比，OLED具有全固态、主动发光、高亮度、高对比度、高响应、无视角限制等诸多优点。根据国际权威显示市场研究机构StanfordRe2source的估计，OLED技术未来可望与STN-LCD及TFT-LCD技术抗衡，并有可能取代LCD技术。

　　近年来，OLED技术成为一个研究的热点，取得了巨大的进展。一些公司已将OLED定位于“显示技术”，并开始投入量产。

　　2　OLED主要应用领域

　　2.1　移动通信终端

　　3G通信甚至目前尚在研究的4G通信与现行的2.5G通信相比，突出的变化就是数据传输速率的提高，提供更多高质量语音和图像的多媒体数据通信服务。目前看，可以满足高清晰动态图像传输要求的显示技术为TFT-LCD和OLED,但TFT-LCD存在亮度不足，响应慢，温度特性差等问题，而使用OLED的手机则可以满足在恶劣环境下实现正常工作的要求，并具有色彩柔和、无视角限制、无托尾现象等优点。可以预见，一旦技术成熟、达到一定产量规模后，OLED必将成为移动通信终端显示的主流。

　　2.2　墙面电视和PC显示终端

　　由于OLED具有高响应、高亮度、宽视角等特性，非常适合用作显示终端。OLED尺寸比LCD还要薄（见图1），所以OLED电视可以挂在墙上，甚至可以像壁纸嵌入墙面，不再占用室内空间。对于电脑显示器，目前发展的趋势是主机越做越小，而显示终端尺寸却要求越来越大。显示效果非常好的CRT显示由于体积相对庞大已全面退出PC显示市场，而全面取代CRT的LCD的显示效果还不尽人意，因此显示效果与CRT差不多的OLED显示器，加之超薄的自身优势，必将成为PC显示终端的有力竞争者。

图1　OLED墙面电视与液晶电视比较

　　2.3　军事和特殊用途

　　OLED为全固态器件，无真空腔和液态成分，所以抗震性，使用方便，加之高分辨、宽视角和工作温度范围宽等特点，必然得到军界的密切关注和广泛应用。除军事用途外，在其他显示器件无法使用的恶劣环境，如高寒或强烈震动环境中，OLED具有独特优势。

　　2.4　柔性显示器

　　可实现柔性显示是在目前所有已经应用和正在开发的显示器中，OLED具有的独特性能。将导电塑料基片取代导电玻璃基片，就可以制成柔性有机发光显示器（FOLED）。这种显示器的实用化，将大大拓展显示产品的应用领域，并改变人们对显示器的传统观念。FOLED可以制成可卷曲的电子报刊、窗帘电视、服装服饰（见图2）等产品。

图2　制作在服装上的OLED屏

　　3　OLED主要研究重点

　　降低成本、减少功耗、提高画质等是OLED技术现阶段研究的主要战略方向，而与之相关（见表1）的技术重点主要在以下几个方面：

表1　改善OLED指标的相关技术重点

　　3.1　开发新型OLED材料

　　目前，高效荧光和磷光材料一直是研究的热点。

　　其中短波长的蓝色材料，由于其发光层禁带宽、电子注入效率和迁移速度低，一直是主要的研究重点。

　　荧光掺杂材料和磷光掺杂材料也备受关注，Kodak公司用新型的荧光材料已开发出电流效率高达11cd/A,CIE（0.14,0.18）的蓝光OLED器件。而蓝色磷光掺杂材料目前主要以Flrpic为主，Tsai等人开发一种新型主体材料CzSi,以此为发光层，器件流明效率高达26.71m/W,大大减少了器件功耗。

　　3.2　改善生产工艺

　　减少工艺步骤是降低成本的有效途径。减少制作工艺首先是通过引入蓝色共用层BCL（BlueCom2monLayer）来实现（见图3）。目前已经开发出的工艺可以将有机发光层的掩膜减至原来的三分之二。

　　传统掩膜技术制作过程中，有机发光层是通过三次掩膜将RGB三色分别涂上去。而新开发的技术只需制作红绿发光层，从而省去蓝色发光层制作，减少了一道制作工艺。所谓的共用层就是把蓝色发光层和空穴阻挡层共通化，即该层既可作发光层也可作空穴阻挡层。通过优化各发光层厚度就可以得到纯正的蓝色光。目前，三星公司已经运用该技术制作了从2.2in到17in的OLED显示屏。与上述简化工艺相结合，三星还开发了顶发射器简化工艺。顶发射器通过利用子像素的发光层膜厚形成的微腔效应从而扩大显示色域范围。另外，通过空穴注入层来控制子像素，可以用较简便的方法得到微腔效应，该技术也可与高精细化的LITI工艺结合使用。

图3　采用蓝色共用层的消减化OLED工艺

　　对于提高OLED高画质方面，作为高精细化的制造工艺技术LITI（激光热打印法）的开发一直在持续当中。OLED要超越用TFT-LCD来实现的2inVGA的精细度，就要靠发光层成膜技术。所谓的LITI法，即发光体先蒸发成膜源，此薄膜在激光照射下在基板玻璃上沉积成膜。施主薄膜的基质与发光体之间设计了LTHC层，LTHC层在受激光快速加热后膨胀，使发光层与基质相分离，从而使激光能在玻璃基板上转动成膜。应用LITI法，加热速度为7×107℃/s,LTHC温度瞬间可达到2000℃，此外发光层在1ms内温度可超过125℃，不会引起发光材料变质，有着传统方法不可比拟的优势（见表2）。

表2　OLED制作方法

　　3.3　研发和优化驱动电路

　　与众多显示器件一样，研发和优化驱动电路也是OLED的研究重点：一是研制彩色显示屏及相关驱动电路；另外，为了实现大面积显示，研发低温多晶硅（LTPS）TFT方式驱动的OLED显示器。在降低成本方面，降低驱动芯片（IC）成本也是一种可行方式。降低IC成本可以通过低温多晶硅TFT在玻璃基板上制成驱动电路来实现。由此，驱动电路全部集成在玻璃基板上，无须安装外部IC,实现了成本的降低。目前已有一些公司在玻璃基板上成功制作了LTPS-AMOLED显示屏。该显示屏可以将时序控制、扫描驱动、数据驱动、信号分离、DC-DC转换器等一体化。在减少功耗方面，日立公司运用LTPS技术，结合钳位反向转流器，将列驱动和扫描驱动集成一体化，成功研制出2.5inAMOLED显示器，该显示器在100cd/m2时，功耗可降低至350mW,像素为△阵列排列，其分辨率为640×240,开口率为30%。

　　4　新型OLED显示技术

　　4.1　柔性电致发光器件

　　软屏显示器件日益成为国际研究的热点，近些年的一些突破性科研成果，使得软屏OLED显示器件向商品化又迈进了一步。索尼公司发表了将低温多晶硅Si-TFT拷贝到塑料底板上的技术，并试制出了液晶面板；美国VisibleTech-knowledgy公司和普林斯顿大学发表了在聚酰亚胺树脂基片上利用低温工艺（150℃）制备非晶硅TFT阵列技术；夏普和住友电木研制出高玻璃转变温度的塑料基片，并发表了基于该塑料基片的低温（220℃）非晶硅TFT阵列技术；德国SchottDisplayglas公司的研究小组发表了集玻璃和有机薄膜所长的玻璃底板技术。这些技术的实现，可将柔性TFT驱动电路和OLED器件集成起来，实现大屏幕、全彩色OLED软屏显示。

　　4.2　硅基发光二极管（OLEDoS）微显示技术

　　微显示器与大面积平板显示器一样，能提供大量的信息，它的便携性和方面性也大为提高。新兴的微显示技术较现行的微显示器具有更好的彩色品质和更大的视角，应用领域正在不断扩展。目前涌现出几种新的显示技术正被用于微显示器，如：硅片上的液晶（LCoS）和硅片上的有机发光二极管等。美国eMagin公司制作出用于全色OLEDoS微显示器，其分辨率为600（×3）×852,并可在显示器阵列中的每个像素单元中存储全部的色彩和亮度信息，同时也消除了大多数其它高分辨率显示器常会遇到的闪烁或彩色蜕变。

　　4.3　透明OLED器件（transparentOLED）

　　“经典”的OLED器件都采用透明导电的ITO作为阳极，不透明的金属层作为阴极。而OLED中采用的发光材料在可见光区都有很高的透过率，因此只要采用透明的阴极就可以实现透明的OLED器件。透明的OLED器件结构的引入，使得人们可以设计堆叠式OLED器件，在同一位置制备红、绿、蓝三色器件，这为高分辨率的全彩色OLED面板提供了可能。透明OLED还可以在镜片、车窗上，在通电后发光，而不通电时透明。

　　4.4　表面发射OLED器件（SurfaceemittingOLED）

　　表面发射OLED器件是从与底板相反的方向获取发光，是一项令人注目的可提高OLED面板亮度的技术。在TFT阵列驱动的OLED器件中，若采用常规的器件结构，OLED面板发光层只能从驱动面板的TFT主板上设置的开口射出，因此，透出面板外的发光仅有发光层的10%～30%,大部分发光都浪费了。而采用表面发射结构，从透明的器件表面获取发光，则能大幅度提高光的射出效率。

　　5　结论

　　综上所述，有机电致发光技术在显示领域有着光明的应用前景，相信凭借其独有的特性和不断的技术革新，终OLED能在中小屏显示领域取代LCD的位置而成为主流技术。可以预见，可卷曲的电视屏幕将很快进入家庭，让人们享受到科技带来的美好生活。