显示器的革命--谈OLED显示器

显示器的革命――浅谈OLED显示器

有机发光二极管显示面板(Organic Light-Emitting Diode；OLED)，又称为有机电致发光显示器(Organic Electroluminesence；OEL)是一门相当年轻的显示技术。它利用有机半导体材料和发光材料在电流的驱动下产生发光来实现显示。OLED与LCD相比有很多优点：超轻、超薄、高亮度、大视角、像素自身发光、低功耗、快响应、高清晰度、低发热量、优异的抗震性能、制造成本低、可弯曲等。已被业界普遍认为是最具有发展前途的新一代显示技术。

各国显示器厂商目光投向OLED

随着OLED研究开发的进展，OLED已经进入了产业化的萌动期，目前国际上从事OLED研究开发与生产的公司有近百家，如：美国Eastman Kodak、英国CDT等。其中一部分公司已经开始进行批量生产。

目前我国从事OLED研究开发和产业化的机构有清华大学、北京维信诺、上海欧德公司等30家左右。

OLED将进入市场快速增长时期

说到OLED，业内人士几乎众口一词：“OLED是最理想、最具发展潜力的下一代显示技术”。

作为一个新兴市场来说，OLED产业的成长速度十分惊人。根据市场调研公司Display Search的分析和预测，虽然2003年OLED的全球产值只有3亿美元，但2006年的OLED市场规模可望达到40亿美元。iSuppli/Stanford Resources 执行副总裁Paul Semenza也表示：“从2003年到2009年，OLED市场的年复合成长率将达到56%。”

我国大陆申请OLED专利情况

目前显示器以CRT、LCD为市场主流,我国是CRT的生产大国，在LCD市场也将具有举足—轻重的地位，但由于我国在CRT和 LCD的发展初期没有及时介入，结

果导致缺乏核心技术和竞争力。我国没有享受到世界显示器件市场在成长过程中所带来的高额利润，只能靠代工的方式参与产业链中低利润区间的竞争。OLED 的出现，使我们在其技术上与世界基本处于同一水平，从而为中国显示器件产业提供一个难得的发展机遇。

但从我国专利情况来看，我国OLED核心技术和竞争力的在世界OLED发展中的地位已不容乐观，由表2可以看出，目前国外机构在我国大陆的OLED发明专利在数量上占有优势，且我国的发明专利多集中于材料和工艺上。

（单位：件）材料驱动结构结构/工艺工艺设备合计

大陆机构19 5 5 2 11 / 42

大陆外机构51 20 58 24 14 2 169 合计70 25 63 26 25 2 211

工作原理

您能想象有这样一部高清晰度电视么？它宽80英寸，厚度却不足四分之一英寸，而耗电量比当今市面上大多数电视机还要低，不用的时候还可以折叠起来。倘若在您的座车内安装一部“平视”显示器会如何呢？将显示器集成在衣服里又会怎样呢？借助一种称为有机发光二极管（OLED）的技术，这些设备在不久的将来就有可能面世。

三星公司出品的40英寸OLED电视原型机

OLED是一种由有机分子薄片组成的固态设备，施加电力之后就能发光。OLED能让电子设备产生更明亮、更清晰的图像，其耗电量小于传统的发光二极管（LED），也小于当今人们使用的液晶显示器（LCD）。

在本文中，您将了解到OLED技术的工作原理，OLED有哪些类型，OLED同其他发光技术相比的优势与不足，以及OLED需要克服的一些问题。

类似于LED，OLED是一种固态半导体设备，其厚度为100-500纳米，比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成；依照最新的OLED设计，第三层可协助电子从阴极转移到发射层。本文主要涉及的是双层设计模型。

OLED由以下各部分组成：

?基层（透明塑料，玻璃，金属箔）——基层用来支撑整个OLED。

?阳极（透明）——阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子“空穴”）。

?有机层——有机层由有机物分子或有机聚合物构成。

?导电层——该层由有机塑料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。

?发射层——该层由有机塑料分子（不同于导电层）构成，这些分子传输从阴极而来的电子；发光过程在这一层进行。可采用聚芴作

为发射层聚合物。

?

?阴极（可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定）——当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。

制造OLED

OLED 生产过程中最重要的一环是将有机

层敷涂到基层上。完成这一工作，有三

种方法：

? 真空沉积或真空热蒸发（VTE ）

——位于真空腔体内的有机物

分子会被轻微加热（蒸发），然

后这些分子以薄膜的形式凝聚

在温度较低的基层上。这一方法

成本很高，但效率较低。

? 有机气相沉积（OVPD ）——在一个低压热壁反应腔内，载气将蒸发的有机物分子运送到低温基层上，

然后有机物分子会凝聚成薄膜状。使用载气能提高效率，并降低OLED

的造价。 - ? 喷墨打印——利用喷墨技术可将OLED 喷洒到基层上，就像打印时墨

水被喷洒到纸张上那样。喷墨技术大大降低了OLED 的生产成本，还

能将OLED 打印到表面积非常大的薄膜上，用以生产大型显示器，例

如80英寸大屏幕电视或电子看板。

实验室工作人员正在调试一部 用来生产OLED 显示屏的高精度 喷墨打印机。

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具体过程如下：

1.OLED设备的电池或电源会在OLED两端施加一个电压。

2.电流从阴极流向阳极，并经过有机层（电流指电子的流动）。

?阴极向有机分子发射层输出电子。

?阳极吸收从有机分子传导层传来的电子。（这可以视为阳极向传导层输出空穴，两者效果相等。）

3.在发射层和传导层的交界处，电子会与空穴结合。

?电子遇到空穴时，会填充空穴（它会落入缺失电子的原子中的某个能级）。

?这一过程发生时，电子会以光子的形式释放能量。（请查阅光的原理一文）。

4.OLED发光。

5.光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片OLED上放

置几种有机薄膜，这样就能构成彩色显示器。

6.光的亮度或强度取决于施加电流的大小。电流越大，光的亮度就越高。

以下是几种OLED：

?被动矩阵OLED

?主动矩阵OLED

?透明OLED

?顶部发光OLED

?可折叠OLED

?白光OLED

每一种OLED都有其独特的用途。接下来，我们会逐一讨论这几种OLED。首先是被动矩阵和主动矩阵OLED。

被动矩阵OLED（PMOLED）

PMOLED具有阴极带、有机层以及阳极带。阳极带与阴极带相互垂直。阴极与阳极的交叉点形成像素，也就是发光的部位。外部电路向选取的阴极带与阳极带施加电流，从而决定哪些像素发光，哪些不发光。此外，每个像素的亮度与施加电流的大小成正比。

PMOLED易于制造，但其耗电量大于其他类型的OLED，这主要是因为它需要外部电路的缘故。PMOLED用来显示文本和图标时效率最高，适于制作小屏幕（对角线2-3英寸），例如人们在移动电话、掌上型电脑以及MP3播放器上经常能见到的那种。即便存在一个外部电路，被动矩阵OLED的耗电量还是要小于这些设备当前采用的LCD。

主动矩阵OLED（AMOLED）

AMOLED具有完整的阴极层、有机分子层以及阳极层，但阳极层覆盖着一个薄膜晶体管（TFT）阵列，形成一个矩阵。TFT阵列本身就是一个电路，能决定哪些像素发光，进而决定图像的构成。

AMOLED的耗电量低于PMOLED，这是因为TFT阵列所需电量要少于外部电路，因而AMOLED适合用于大型显示屏。AMOLED还具有更高的刷新率，适于显示视频。AMOLED的最佳用途是电脑显示器、大屏幕电视以及电子告示牌或看板。

透明OLED

透明OLED只具有透明的组件（基层、阳极、阴极），并且在不发光时的透明度最高可达基层透明度的85%。当透明OLED显示器通电时，光线可以双向通过。透明OLED显示器既可采用被动矩阵，也可采用主动矩阵。这项技术可以用来制作多在飞机上使用的平视显示器。

顶部发光OLED

顶部发光OLED具有不透明或反射性的基层。它们最适于采用主动矩阵设计。生产商可以利用顶部发光OLED显示器制作智能卡。