OLED的研究进展

OLED的研究进展

摘要：

本文综述了OLED的技术原理、优缺点和研究进展及全球和我国的OLED产业发展

现状。

关键词：

OLED；技术原理；优缺点；应用；发展

一、前言

OLED，即有机发光二极管OLED（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display, OELD）。因为具备轻薄、省电等特性，因此从2003年开始，这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用，而对于同属数

码类产品的DC 与手机，此前只是在一些展会上展示过采用OLED屏幕的工程样品，

还并未走入实际应用的阶段。但OLED屏幕却具备了许多LCD不可比拟的优势，因此

它也一直被业内人士所看好[1]。

二、OLED起源

有机电致发光的研究工作始于20 纪 60 年代[2]，但直到 1987 年柯达公司的邓青云等

人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发

光二极管（O LE D）[3]。这一突破性进展使O LED成为发光器件研究的热点。与传统的发光

和显示技术相比较，OLED具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且

容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。

近年来，OLED技术飞速发展。2001 年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED 显示器，证明了O LED 可以用于大型平板显示； 2002 年，日本三洋公司与美国柯达公司

联合推出了采用有源驱动O LED显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了

坚实的一步； 2007年，日本索尼公司推出了11英寸的O LED彩色电视机，率先实

现O LED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用突破。

三、OLED的技术原理

OLED是指有机半导体材料和有机发光材料在电场的驱动下，通过载流子注入和

复合导致发光的技术。其原理是用ITO玻璃透明电极和金属电极分别作为器件的阳极

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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传输层和空穴传输层，然后分别迁移到发光层，相遇后形成激子使发光分子激发，后者经过辐射后发出可见光。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。下图是一个简单的OLED 器件结构示意图[4]

。

四、OLED 的优缺点

4.1 轻薄

超薄是手机的发展趋势，这对于具有轻薄特点的OLED 来说是个巨大商机[4]

。 4.2 响应速度快

OLED 的响应速度比LCD 快1000倍以上，不存在影像拖尾的现象，特别适用于3G 视频技术[5]

。 4.3 稳定性好

在工作温度范围内，OLED 的光电参数稳定性非常好。LCD 由于液晶在高低温的固有特性，通常在低温时显示变暗、响应速度变慢，在高温时显示变亮。而 OLED 在其所允许的工作范围内，对比度、响应速度和亮度等光电参数基本上不会变化[5]

。

4.4 寿命短

OLED工作寿命通常定义为器件亮度减少到初始亮度的50％且能正常工作的持续时间。目前，众多OLED厂商只能保证产品寿命在8000小时左右。这主要是由于有机发光材料衰减的原因，因此开发长寿命的发光材料是解决这个问题的当务之急[5]。

4.5 功耗大

目前OLED的功耗是同等尺寸LCD的数倍以上，开发高发光效率的有机材料和开发新的驱动方法是解决这个问题的根本[5]。

4.6 影像残留

由于亮度的衰减，长期点亮的像素将会有影像残留下来。因此客户在产品设计时最好先与OLED厂商多沟通，尽可能采用OLED厂商推荐的应用指导[5]。

4.7 户外可视性差

由于OLED是自身发光的，在户外的强烈阳光照射下，其可视性很差，要想解决这个问题只能提高表面亮度和对比度[5]。

五、全球OLED产业概况

OLED为全固态结构，主动发光，无需背光源，被业内人士称为“梦幻般的显示技术”，是最有发展前景的新型显示技术之一，也是国际上高技术领域的一个竞争热点。与液晶显示器（LCD）相比， OLED具有许多优点，如高亮度、高对比度、超轻期薄、响应时间短、无视角限制、低功耗、抗震性能好、工作温度范围宽、能实现柔软显示等。根据驱动方式不同，OLED可分为2种，一种是无源驱动型OLED（PMOLED），一种是有源驱动型OLED（AMOLED）。

目前，全球中、小尺寸PMOLED技术现已成熟，产品主要应用于手机副屏、MP3、仪器仪表等，预计未来全球PMOLED的年出货量将维持在5000万支左右。AMOLED显示市场也呈现出强劲的发展势头，中小尺寸的AMOLED技术日益成熟，诺基亚、 LG、三星已推出了多款AMOLED屏手机，索尼、LG也都相继推出了其AMOLED电视。三星移动显示(Samsung Mobile Display)部门科技长Sang-Soo Kim在2010年5月25日由信息显示学会(Society for Information Display，SID)所举办的年会

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上发表主题演讲时指出， AMOLED可望在2015年成为大尺寸电视机的主流技术。

Kim表示，AMOLED可望继LED、3D技术之后成为电视机市场的成长动能来源，

届时采用的生产线将由目前的4.5代跃升至8代。在移动显示应用方面， Kim预估OLED的渗透率将由2010年的8.2%跳升至2015年的53%。由于具有可大面积成膜、

功耗低等特性，OLED还是一种理想的平面光源，在节能环保型照明领域具有广泛

的应用前景。随着技术的不断成熟，OLED照明市场现在已经开始启动，国外3大照

明公司欧司朗（OSRAM）、飞利浦（Philips）、通用电气(GE)都有OLED照明

的量产计划。根据权威市场调研机构Display Search 2009年发布的数据预测，预计2016年OLED在显示领域的产值将达到87亿美元，在照明领域的产值将达到60亿美元。实现大尺寸OLED技术的突破和产业化是未来OLED产业的发展趋势。

目前全球OLED技术较为发达的国家和企业都给予OLED产业充分的重视比如日本、韩国等国政府都给予了本国OLED产业巨大的支持；全球显示领域的主要企业，如三星、 LG、索尼等均对OLED技术及其未来应用十分重视，投入巨资进行技术和产品开发并取得了初步成果，并试图通过掌握核心技术来推动本国OLED产业的迅猛

发展。

六、我国OLED产业发展现状

我国从20世纪90年代开始进行OLED材料、器件以及量产工艺的研发。在过

去几年里，我国OLED技术研究水平上升很快，介入的科研机构和企业也越来越多，主要包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、南京邮电大学、中国科

学院长春光学精密机械与物理研究所、中科院化学所、昆山维信诺显示技术有限公

司（以下简称“维信诺公司” )、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团、上海

天马微电子有限公司、京东方科技集团股份有限公司、广东中显科技有限公司等。

其中，以清华大学和维信诺公司为代表的一批科研院校和企业通过不断创新实现了多

项OLED技术的突破，使我国OLED整体技术达到国际先进水平，并且在多项关键

技术方面达到了国际领先水平，例如清华大学成功解决了高亮度、抗电磁干扰、抗

震动和抗力学冲击等关键技术问题，将OLED经过多年的不懈努力，我国OLED产业实现了全套量产工艺的开发，大规模产业化由理想变为现实。清华大学和维信诺公司、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团也相继投建了PMOLED生产线，并且

已经取得了阶段性的成果。例如，2008年，清华大学和维信诺公司依靠自主技术建

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