有机发光二极管显示原理及应用

有机发光二极管显示原理及应用

摘要：有机电致发光二极管( OLED) 因其白光材料的多样性、制程的简单性和成本低廉性, 特别是其面光源的属性, 相较于电致发光二极管( LED) 的点光源, 更有望成为未来显示器件的主角。本文介绍OLED 显示技术的最新进展, 分别阐述了OLED的显示原理，分类及优缺点。OLED器件的显示材料,OLED制备的核心工艺与技术,并简要介绍了OLED技术的应用前景。

关键词：OLED；显示技术；

1.引言

OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作范围宽、易于实现柔性显示和3D显示等诸多优点，将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。同时，由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。

2.OLED发展过程

OLED的应用大概可以分为三个阶段：

（1）1997-2001年，OLED的试验阶段，在这个阶段，OLED开始走出实验室，主要应用在汽车音响面板，PDA手机上。但产量非常有限，产品规格也很少，均为无源驱动，单色或区域彩色，很大程度上带有试验和试销性质。2001年全球销售额仅1.5亿美元。

（2）2002－2005年，OLED的成长阶段，这个阶段人们将能广泛接触到带有OLED的产品，包括车载显示器，PDA、手机、DVD、数码相机、头盔用微显示器和家电产品。产品正式走入市场，主要是进入传统LCD、VFD等显示领域。仍以无源驱动、单色或多色显示、10英寸以下面办为主，但有源驱动的、全彩色和10英寸以上面板也开始投入使用。

（3）2005年以后，OLED的成熟阶段，随着OLED产业化技术的日渐成熟，OLED将全面出击显示器市场并拓展属于自己的应用领域。其各项技术优势将得到充分发掘和发挥。

3.OLED显示原理

图1.：OLED结构图

OLED的基本结构（如图1.所示）是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。

4.OLED分类

以OLED使用的有机发光材料来看，一是以染料及颜料为材料的小分子器件系统，另一则以共轭性高分子为材料的高分子器件系统。同时由于有机电致发光器件具有发光二极管整流与发光的特性，因此小分子有机电致发光器件亦被称为OLED，高分子有机电致发光器件则被称为PLED。小分子及高分子OLED在材料特性上可说是各有千秋，但以现有技术发展来看，如作为监视器的信赖性上，及电气特性、生产安定性上来看，小分子OLED现在是处于领先地位，当前投入量产的OLED组件，全是使用小分子有机发光材料。

5.OLED制备的核心工艺和技术

OLED器件的发光效率和稳定性、器件的成品率乃至器件的成本等都要受到工艺技术的控制。有机发光二极管工艺技术的发展对产业化进程尤为重要，制备工艺可分为小分子有机发光二极管OLED工艺技术，和聚合物发光二极管PLED 工艺技术两大类。小分子OLED通常用蒸镀方法或干法制备，PLED一般用溶液方法或湿法制备。这里主要谈下小分子OLED的工艺。小分子OLED制备过程中的关键工艺技术，其中包括氧化铟锡（ITO）基片的清洗和预处理、阴极隔离柱制备、有机功能薄膜和金属电极的制备、彩色化技术、封装技术、显示驱动技术。

6.市场应用前景

全球OLED面板出货金额预测

由于有机发光二极管(OLED)材料上的优势，应用于显示器时，无疑将会产生深远的影响。与现有的各种显示器：CRT(阴极射线管显示屏)、PDP(等离子显示屏)、LCD(液晶显示屏)相比，OLED显示器具有以下明显的优势：

1、技术优势——无辐射，超轻薄(可达1毫米以下)，柔软显示，屏幕可卷曲；

2、成本优势——OLED制造工艺比较简单，批量生产时的成本要比LCD至少节省20% ；

3、适应性强——能在-45℃～80℃正常显示；

4、节能性强——由于有机材料自己发光，驱动电压低，无需后背光源，因而更加节省能源；

5、可视角大——接近180度；

6、反应速度快——OLED显示屏中的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，可以实现精彩的视频重放，色彩炫丽，绝不会出现液晶屏上的拖曳现象；

7、外形优势——OLED的重量比LCD轻得多，而且可以做到更加轻薄。

虽然一直以来，人们认为OLED最主要的缺点是寿命比LCD短，目前只能达到5000小时，而LCD可达10000小时，但最新的技术显示，通过将磷光材料与制作TFT背板的非晶硅集成， OLED产品可能延长3倍寿命。

正因为OLED具有如此多的优点，所以具有广泛的市场应用前景。主要领域包括：商业领域如POS机和ATM机、复印机、游戏机等；通讯领域如手机、移动网络终端等；计算机领域如PDA、商用和家用计算机等；消费类电子产品如音响设备、数码相机、便携式DVD；工业应用领域如仪器仪表等；交通领域如GPS、飞机仪表等。

但是在OLED的实际应用中，并非总是一帆风顺。虽然OLED技术可称之为最理想的显示技术，但它的研究开发历史并不长，要想真正实现其产业化，必须克服以下一些具体的难题，即因大面积化带来工艺、设备技术和驱动技术等方面的问题，从单色显示到多色显示带来的问题，封装技术与使用寿命的问题，阴极电极微细化的问题，驱动技术问题等。

有机膜的不均匀性将导致发光亮度和色彩的不均匀性，影响显示效果。显示面积增大，意味着器件必须有很高的瞬间亮度和高的发光效率，并在高亮度下有良好的稳定性。从单色显示到多色显示和彩色过渡时，将三种不同的发光材料分别镀在非常临近的三个小区域上将是又一大难题。要实现OLED的商业化，使用寿命问题必须解决，从材料和器件结构着手是途径之一。驱动技术在实验室研究阶段显得不是很重要，但是一旦考虑到产业化和大面积化，此问题就会变得异常突出，至今为止，还没有一套成熟的高度集成的大电流驱动IC。

当前世界上关于OLED器件的开发主要分布在日本、美国和欧州。欧美主要以高分子材料为主，可望有比较长的寿命。日本则以低分子材料为主，已获得很好的发光亮度，发光效率寿命。就目前的情况来看，在实际应用技术开发方面，日本遥遥领先，己经进入商业应用阶段。欧州居第二位，但在应用技术方面与日本的距离越来越近。美国主要拥有基本专利。致力于OLED开发的主要厂商有杜邦、三星电子、索尼、惠普、IBM、柯达、夏普，东芝，三洋、朗讯及飞利浦等。随着大规模的对OLED的研究及应用，相信全面解决以上问题将指日可待。业界普遍认为，OLED的产业化已经开始，今后3～5年是OLED技术走向成熟和市场需求高速增长的阶段。。

7.OLED显示器介绍

在2008年10月29日于日本横滨开幕的FPD International展会上，三星展示了他们使用柔性OLED(Flexible OLED)技术制作的手机，效果非常惊人。柔性OLED，最大的特点就是超薄、超低能耗，且可以随意扭曲——这让在屏幕上的一些创意得以实现，你可以做出一个真正大尺度的”折叠”手机，也可以做出一款

能环绕在手腕上的圆环