LCD的勁敵—OLED（上）

1979年，柯達(dá)公司鄧青云博士無意中發(fā)現(xiàn)了一種具有發(fā)光特性的有機(jī)材料，這就是后來被譽(yù)為“繼LCD|0">LCD之后的下一代平面顯示器”的OLED|0">OLED（Organic Light Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管）技術(shù)的起源。近年來，OLED受到了業(yè)界的極大關(guān)注。從誕生到現(xiàn)在，歷經(jīng)幾十年，今天的OLED正已驚人的速度開始步入產(chǎn)業(yè)化階段，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的平板顯示市場(chǎng)上占據(jù)了一席之地。

OLED技術(shù)原理

OLED是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和有機(jī)發(fā)光材料在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的技術(shù)。其原理是用ITO玻璃透明電極和金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極和陰極，在一定電壓驅(qū)動(dòng)下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到電子傳輸層和空穴傳輸層，然后分別遷移到發(fā)光層，相遇后形成激子使發(fā)光分子激發(fā)，后者經(jīng)過輻射后發(fā)出可見光。輻射光可從ITO一側(cè)觀察到，金屬電極膜同時(shí)也起了反射層的作用。下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的OLED器件結(jié)構(gòu)示意圖。

根據(jù)使用有機(jī)功能材料的不同，OLED器件可以分為兩大類：小分子器件和高分子器件。小分子OLED技術(shù)發(fā)展較早（1987年），而且技術(shù)已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)水平；高分子OLED又被稱為PLED（Polymer LED），其發(fā)展始于1990年，目前該技術(shù)尚未成熟。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，OLED器件可以分為無源驅(qū)動(dòng)型（又稱被動(dòng)驅(qū)動(dòng)PM，Passive Matrix）和有源驅(qū)動(dòng)型（又稱主動(dòng)驅(qū)動(dòng)AM，Active Matrix）兩種。無源驅(qū)動(dòng)型不采用薄膜晶體管（TFT）基板，一般適用于中小尺寸顯示；有源驅(qū)動(dòng)型則采用TFT基板，適用于中大尺寸顯示，特別是大尺寸全彩色動(dòng)態(tài)圖像的顯示。目前，無源驅(qū)動(dòng)型OLED技術(shù)已經(jīng)比較成熟，商業(yè)化的產(chǎn)品都是無源驅(qū)動(dòng)型；有源驅(qū)動(dòng)型OLED技術(shù)發(fā)展很快，但還需要幾年的時(shí)間才能推出商用產(chǎn)品。

OLED顯示屏的制備工藝流程主要包括四個(gè)步驟，如下圖所示。

OLED技術(shù)主要特點(diǎn)

有機(jī)發(fā)光顯示器件之所以受到人們的青睞，是因?yàn)槠渑cLCD為代表的第二代顯示器相比，有著突出的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(見表1):

● 低成本 其工藝簡(jiǎn)單，使用原材料少。使人們相信OLED將成為LCD替代性技術(shù)的最重要原因是其在降低加工成本方面的潛力。除了對(duì)材料和工藝方面的要求比LCD低近1/3外，OLED的加工工藝也比LCD簡(jiǎn)單得多。據(jù)相關(guān)資料顯示，OLED顯示屏需要86道加工工序，而LCD屏則需要200多道工序。在成本決定生命力的未來大屏幕顯示領(lǐng)域，這無疑增加了OLED競(jìng)爭(zhēng)的砝碼。

● 自發(fā)光 不需要背光源。

● 低壓驅(qū)動(dòng)和低功耗 直流驅(qū)動(dòng)電壓在10伏以下，易用于便攜式移動(dòng)顯示終端上。

● 全固態(tài) 無真空腔，無液態(tài)成份，機(jī)械性能好，抗震動(dòng)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)軟屏顯示。使用塑料、聚酯薄膜或膠片作為基板，OLED屏可以做到更薄，甚至可以折疊或卷起來。目前由于在軟基板上的涂鍍等加工工藝還未成熟，可折疊或卷曲的顯示器產(chǎn)品還沒有商品化，但這一切都會(huì)在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)。

● 快速響應(yīng) 響應(yīng)時(shí)間為微秒級(jí)，是普通液晶顯示器響應(yīng)時(shí)間的1/1000，適于播放動(dòng)態(tài)圖像，具有寬視角特性，上下、左右的視角寬度超過170度。

● 高效發(fā)光 可作為新型環(huán)保光源。

● 寬溫度范圍 在-40℃～80℃范圍內(nèi)都可正常工作。

● 高亮度 顯示效果鮮艷、細(xì)膩。

技術(shù)瓶頸

影響OLED技術(shù)發(fā)展的最大障礙是器件壽命和材料穩(wěn)定性問題。目前，彩色OLED的壽命還只能達(dá)到5000小時(shí)，這使應(yīng)用受到了限制。不過，由于其發(fā)展前景被看好，目前全球從事OLED研究的機(jī)構(gòu)和廠商多達(dá)90多家。由于各家技術(shù)之間存在著很大差異，材料有小分子和高分子OLED兩種，驅(qū)動(dòng)方式分為主動(dòng)和被動(dòng)，而彩色顯示的實(shí)現(xiàn)原理又有采用三色不同材料、采用三色濾色膜、采用色變換等多達(dá)6種方式，再加上涂鍍、噴繪等多種加工工藝，OLED技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可謂是真正意義上的百花齊放。對(duì)于一種萌芽期的技術(shù)，盡管這有利于技術(shù)的健康發(fā)展，但研發(fā)力量的分散和技術(shù)的爭(zhēng)議在一定程度上會(huì)延緩技術(shù)發(fā)展的步伐。

根據(jù)全球權(quán)威平板顯示器(FPD)市場(chǎng)調(diào)研和咨詢機(jī)構(gòu)Display Search 在2004年12月的最新統(tǒng)計(jì)（見表2），OLED行業(yè)2004年全年總收入為3.28億美元，比2003年增長(zhǎng)了41％。上圖為Display Search 2004年2月對(duì)全球OLED市場(chǎng)的預(yù)測(cè)。

OLED已進(jìn)入的產(chǎn)品領(lǐng)域包括手機(jī)主屏和副屏、汽車音響、MP3、工業(yè)儀表、PDA、車載儀表、數(shù)碼相機(jī)和微顯示器（Microdisplay for Near Eye Application）等領(lǐng)域。其中，手機(jī)副屏約為2.2億美元，占67％，汽車音響約為0.38億美元，占11.6％，MP3屏為0.37億美元，占11.3％，這三者共占了約90％。