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OLED

目录·有机发光显示器
·OLED关键工艺
·OLED市场前景
·PM-OLED技术
·PM-OLED技术发展现况：
·有机发光材料
·发展前景
·OLED的类型
·OLED的特征
·OLED的应用
有机发光二极管
OLED即英文Organic Light Emitting Diode的缩写，中文译作有机发光二极管。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。
下面我们为您总结出了OLED技术优势与劣势。
OLED的优势：
1、厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻；
2、固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔；
3、几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真；
4、响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象；
5、低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到；
6、制造工艺简单，成本更低；
7、发光效率更高，能耗比LCD要低；
8、能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。
OLED的劣势：
1、寿命通常只有5000小时，要低于LCD至少1万小时的寿命；
2、不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携类的数码类产品；
3、存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。


·有机发光显示器Top

OLED：Organic Light Emitting Display，即有机发光显示器，在手机LCD上属于新崛起的种类，被誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。
目前在OLED的二大技术体系中，低分子OLED技术为日本掌握，而高分子的PLEDLG手机的所谓OEL就是这个体系，技术及专利则由英国的科技公司CDT掌握，两者相比PLED产品的彩色化上仍有困难。而低分子OLED则较易彩色化，不久前三星就发布了65530色的手机用OLED。
不过，虽然将来技术更优秀的OLED会取代TFT等LCD，但有机发光显示技术还存在使用寿命短、屏幕大型化难等缺陷。目前采用OLED的主要是三星如新上市的SCH-X339就采用了256色的OLED，至于OEL则主要被LG采用在其CU8180 8280上我们都有见到。
为了形像说明OLED构造，我们可以做个简单的比喻：每个OLED单元就好比一块汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。每个OLED的显示单元都能受控制地产生三种不同颜色的光。OLED与LCD一样，也有主动式和被动式之分。被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动方式下，OLED单元后有一个薄膜晶体管（TFT），发光单元在TFT驱动下点亮。主动式的OLED比较省电，但被动式的OLED显示性能更佳。 与LCD做比较，会发现OLED优点不少。OLED可以自身发光，而LCD则不发光。所以OLED比LCD亮得多，对比度大，色彩效果好。OLED也没有视角范围的限制，视角一般可达到160度，这样从侧面也不会失真。LCD需要背景灯光点亮，OLED只需要点亮的单元才加电，并且电压较低，所以更加省电。OLED的重量还比LCD轻得多。OLED所需材料很少，制造工艺简单，量产时的成本要比LCD到少节省20%。不过现在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。
MP3领域OLED
MP3作为一款数字随身听已经在市场上日益成为时尚娱乐的主角，对于它的功能、容量、价格等等都得到了人们广泛的关注，也是各厂家目光的焦点所在，可是对于作为MP3的眼睛的屏幕却很少有人涉及。
除了影音随身看产品之外，不论Flash型还是HDD型的MP3，大多采用黑白单色LCD面板，仅仅停留在能够聆听音乐的简单要求上。但现如今的MP3除了这种最基本的功能外，更多的立足于人们对于个性、时尚追求的心理，表达的是一种生活的观念。所以在面板的设计上，出现了多彩背光设计，就是经常听到的“7色背光”的产品。在此基础上进一步发展，已经有用到区域彩色OLED面板（如：黄、蓝双色等区域各16色阶）的产品，有代表性的有BenQ的Joybee180、iRiver N10等。
OLED（Organic Light Emitting Display），即有机发光显示屏，在MP3 屏幕的应用领域属于新崛起的种类，被誉为“梦幻显示屏”。它无需背光灯，而是“主动发光”。以BenQ Joybee180的OLED液晶屏为例，它摒弃了传统LCD的缺点，每个像素都可自行发光，不管在什么角度什么光线下都可以比传统LCD显示更加清晰的画面，而且环境越黑屏幕越亮，犹如夜间的莹彩精灵。
MP3的消费者多为年轻族群，对他们而言MP3除了基本功用之外，还带有一点点炫耀的色彩。在夜晚寂静的街边，边走边听着音乐，看着OLED屏幕跳动的蓝光，音符的跳动伴着脚步的跳动和心情的起伏，定有一种别样的感觉。或是在朋友欢聚的Party上，OLED蓝光的闪烁熠熠生辉，定能让你成为聚会的主角。
除了带来全新的视觉感受之外，OLED还有很多LCD面板无法比拟的优点。比如可以使MP3做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。不过OLED的应用还要搭配MP3的整体设计，才能展现出它的魅力。目前刚刚上市的BenQ Joybee180可以说是液晶屏的应用与整体设计相结合的典范。Joybee180的造型时尚、简约、大方，整款机器呈正方形，看上去像一个精致小巧的手提袋，精华部分又好似一款华丽精美的手表。而且，运用表带的流行元素取代传统的佩戴方法，提供一系列不同的面板，可依服饰的不同进行替换，改变以往一成不变的搭配方案，秀出你的时尚搭配，秀出你的独特心情。
OLED应用于MP3产品上不仅增加了产品绚丽的美感，而且也为图文资讯的表达锦上添花，无疑将成为MP3显示面板的主流。
·OLED关键工艺Top

氧化铟锡(ITO)基板前处理
(1)ITO表面平整度
ITO目前已广泛应用在商业化的显示器面板制造，其具有高透射率、低电阻率及高功函数等优点。一般而言，利用射频溅镀法(RF sputtering)所制造的ITO，易受工艺控制因素不良而导致表面不平整，进而产生表面的尖端物质或突起物。另外高温锻烧及再结晶的过程亦会产生表面约10 ~ 30nm的突起层。这些不平整层的细粒之间所形成的路径会提供空穴直接射向阴极的机会，而这些错综复杂的路径会使漏电流增加。一般有三个方法可以解决这表面层的影响?U一是增加空穴注入层及空穴传输层的厚度以降低漏电流，此方法多用于PLED及空穴层较厚的OLED(~200nm)。二是将ITO玻璃再处理，使表面光滑。三是使用其它镀膜方法使表面平整度更好。
(2) ITO功函数的增加
当空穴由ITO注入HIL时，过大的位能差会产生萧基能障，使得空穴不易注入，因此如何降低ITO / HIL接口的位能差则成为ITO前处理的重点。一般我们使用O2-Plasma方式增加ITO中氧原子的饱和度，以达到增加功函数之目的。ITO经O2-Plasma处理后功函数可由原先之4.8eV提升至5.2eV，与HIL的功函数已非常接近。
加入辅助电极，由于OLED为电流驱动组件，当外部线路过长或过细时，于外部电路将会造成严重之电压梯度，使真正落于OLED组件之电压下降，导致面板发光强度减少。由于ITO电阻过大(10 ohm / square)，易造成不必要之外部功率消耗，增加一辅助电极以降低电压梯度成了增加发光效率、减少驱动电压的快捷方式。铬(Cr：Chromium)金属是最常被用作辅助电极的材料，它具有对环境因子稳定性佳及对蚀刻液有较大的选择性等优点。然而它的电阻值在膜层为100nm时为2 ohm / square，在某些应用时仍属过大，因此在相同厚度时拥有较低电阻值的铝(Al：Aluminum)金属(0.2 ohm / square)则成为辅助电极另一较佳选择。但是，铝金属的高活性也使其有信赖性方面之问题因此，多叠层之辅助金属则被提出，如：Cr / Al / Cr或Mo / Al / Mo，然而此类工艺增加复杂度及成本，故辅助电极材料的选择成为OLED工艺中的重点之一。
阴极工艺
在高解析的OLED面板中，将细微的阴极与阴极之间隔离，一般所用的方法为蘑菇构型法(Mushroom structure approach)，此工艺类似印刷技术的负光阻显影技术。在负光阻显影过程中，许多工艺上的变异因子会影响阴极的品质及良率。例如，体电阻、介电常数、高分辨率、高Tg、低临界维度(CD)的损失以及与ITO或其它有机层适当的黏着接口等。
封装
（1）吸水材料
一般OLED的生命周期易受周围水气与氧气所影响而降低。水气来源主要分为两种：一是经由外在环境渗透进入组件内，另一种是在OLED工艺中被每一层物质所吸收的水气。为了减少水气进入组件或排除由工艺中所吸附的水气，一般最常使用的物质为吸水材(Desiccant)。Desiccant可以利用化学吸附或物理吸附的方式捕捉自由移动的水分子，以达到去除组件内水气的目的。
（2）工艺及设备开发
封装工艺之流程如图四所示，为了将Desiccant置于盖板及顺利将盖板与基板黏合，需在真空环境或将腔体充入不活泼气体下进行，例如氮气。值得注意的是，如何让盖板与基板这两部分工艺衔接更有效率、减少封装工艺成本以及减少封装时间以达最佳量产速率，已俨然成为封装工艺及设备技术发展的3大主要目标。


·OLED市场前景Top
2013年全球OLED电视机市场将达14亿美元
据市场研究公司iSuppli最新发表的研究报告称，2013年全球OLED（有机发光二极管）电视机出货量将从2007年的3000台增长到280万台，复合年增长率为212.3%。从全球销售收入看，2013年全球OLED电视机的销售收入将从2007年的200万美元增长到14亿美元，复合年增长率为206.8%。
iSuppli称，OLED显示技术要对市场产生真正的影响还需要克服一些挑战。首先，AMOLED显示屏制造工艺还不充分。随着显示屏尺寸的加大，成品率损失和制造损失也越来越大。此外，OLED显示屏材料的使用寿命仍需要提高。AMOLED供应商不能保证产量。不过，OLED电视机也有许多优点。OLED电视不需要背光，因此比其它技术更省电和更多做的更薄。OLED电视响应时间非常快，在观看电视的时候没有移动模糊的现象。此外，OLED电视比其它技术的色彩更丰富。
索尼在2007年12月在日本市场推出了售价1800美元的11英寸OLED电视机，首先进入了这个市场。包括东芝和松下在内的一些厂商预计将在2009年进入这个市场。
·PM-OLED技术Top
PM-OLED（Passive Matrix Organic Light-Emitting Diodes），拥有自发光、轻薄、高应答速度、广视角、低驱动电压、宽广的操作温度范围等特性，适合车用显示器与强调体积、影音功能的消费性电子产品。然而，发光效率不足、产品寿命无法与主流的LCD相比以及量产技术不成熟等，都是PM-OLED厂商亟需克服的难题。本文将针对PM-OLED技术发展现况加以讨论。
前言
有机发光二极体（Organic Light Emitting Diode；OLED），或称为有机电激发光显示器（Organic Electroluminescent Display；OELD）属于自发光性显示器。
依所使用的有机薄膜材料的不同，有机发光二极体又可分为小分子（Small Molecular；分子量小于1,000）及高分子（Polymer；分子量大于10,000）二大类。
另就驱动方式分类，可分为被动式矩阵（Passive Matrix）与主动式矩阵（Active Matrix）两种。本文之研究范畴为小分子系被动式有机发光二极体（Passive Matrix Organic Light Emitting Diode；PM-OLED）之发展现况。
商品化过程
1997年Pioneer发表了配备解析度为256x64的单色PM-OLED面板的车用音响；1999年Tohoku Pioneer成功开发出5.2吋、解析度为320x240 pixels、256色的全彩（Full color）PM-OLED面板；2000年Motorola行动电话「Timeport」采用Tohoku Pioneer之1.8吋多彩（Area color）PM-OLED面板；2001年Samsung推出搭载全彩PM-OLED面板之行动电话；2002年Fujitsu行动电话F505i次萤幕搭配Tohoku Pioneer之1.0吋全彩PM-OLED面板，自此PM-OLED在行动电话次萤幕的应用随之大量兴起。
以下我们将针对PM-OLED的基本结构、运作原理、有机发光材料与全彩显示技术等方面，简要探讨PM-OLED的技术发展现况。
·PM-OLED技术发展现况：Top
基本结构
典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO（indium tin oxide；铟锡氧化物）阳极（Anode）、有机发光层（Emitting Material Layer）与阴极（Cathode）等所组成，其中，薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中，当电压注入阳极的电洞（Hole）与阴极来的电子（Electron）在有机发光层结合时，激发有机材料而发光。
而目前发光效率较佳、普遍被使用的多层PM-OLED结构，除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外，尚需制作电洞注入层（Hole Inject Layer；HIL）、电洞传输层（Hole Transport Layer；HTL）、电子传输层（Electron Transport Layer；ETL）与电子注入层（Electron Inject Layer；EIL）等结构，且各传输层与电极之间需设置绝缘层，因此热蒸镀（Evaporate）加工难度相对提高，制作过程亦变得复杂。
由于有机材料及金属对氧气及水气相当敏感，制作完成後，需经过封装保护处理。PM-OLED虽需由数层有机薄膜组成，然有机薄膜层厚度约仅1,000～1,500A°（0.10～0.15 um），整个显示板（Panel）在封装加乾燥剂（Desiccant）後总厚度不及200um（2mm），具轻薄之优势。
运作原理
有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电（Direct Current；DC）所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子（Electron）与电洞（Hole）分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-电洞复合（Electron-Hole Capture）。而当化学分子受到外来能量激发後，若电子自旋（Electron Spin）和基态电子成对，则为单重态（Singlet），其所释放的光为所谓的萤光（Fluorescence）；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态（Triplet），其所释放的光为所谓的磷光（Phosphorescence）。
当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时，其能量将分别以光子（Light Emission）或热能（Heat Dissipation）的方式放出，其中光子的部分可被利用当作显示功能；然有机萤光材料在室温下并无法观测到三重态的磷光，故PM-OLED元件发光效率之理论极限值仅25%。
PM-OLED发光原理是利用材料能阶差，将释放出来的能量转换成光子，所以我们可以选择适当的材料当作发光层或是在发光层中掺杂染料以得到我们所需要的发光颜色。此外，一般电子与电洞的结合反应均在数十奈秒（ns）内，故PM-OLED的应答速度非常快。
·有机发光材料Top

有机材料的特性深深地影响元件之光电特性表现。在阳极材料的选择上，材料本身必需是具高功函数（High work function）与可透光性，所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜，便被广泛应用于阳极。在阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子与电洞的注入通常需要低功函数（Low work function）的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属，或低功函数的复合金属来制作阴极（例如：Mg-Ag镁银）。
适合传递电子的有机材料不一定适合传递电洞，所以有机发光二极体的电子传输层和电洞传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料必须制膜安定性高、热稳定且电子传输性佳，一般通常采用萤光染料化合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。而电洞传输层的材料属于一种芳香胺萤光化合物，如TPD、TDATA等有机材料。
有机发光层的材料须具备固态下有较强萤光、载子传输性能好、热稳定性和化学稳定性佳、量子效率高且能够真空蒸镀的特性，一般有机发光层的材料使用通常与电子传输层或电洞传输层所采用的材料相同，例如Alq被广泛用于绿光，Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光。
P-OLED微显示器即将投入商用
研发暨生产金氏记录最小P-OLED屏幕的Micr oEmissive Displays（MED）公司，将于今年中由日本数位相机厂NHJ推出首宗消费电子产品，结合录音拨放MP3和高解析度数位相机，MED的ME3203为低耗电1/4 VGA解析度（3 20 x RGB x 240）P-OLED微显示器（Microdis play），将用在新产品的电子观景窗和目镜上。据了解，这种全球新产品是由台湾某数位相机厂设计研发出来。
MED策略长安德伍（Ian Underwood）表示，针对微显示器的技术商业化，MED已投入五年的时间，目前已臻成熟，且做到世界级的独特技术层级。
·发展前景Top
OLED是一种极具发展前景的平板显示技术，它具有十分优异的显示性能，特别是自发光、结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗及可实现柔性显示等特性，被誉为“梦幻显示器”，再加上其生产设备投资远小于TFT-LCD，得到了各大显示器厂家的青睐，已成为显示技术领域中第三代显示器件的主力军。
目前OLED已处于大规模量产的前夜，可以相信，随着研究的进一步深入，新技术的不断涌现，OLED显示器件必将有一个突破性的发展。



·OLED的类型Top

在所有正在开发的技术中,可能会很难区分哪些技术能够真正实用。目前,OLED器件的实用化制造技术存在两种不同的工艺：一种是采用高分子有机聚合物,另一种是采用低分子有机聚合物。
高分子聚合物OLED（或者称为PLED）器件可以使用旋转涂覆,光照蚀刻,以及最终的喷墨沉积技术来制造。一旦喷墨沉积和塑料衬底技术得以成熟,PLED显示器件将可以被任意定制来满足各种尺寸的需求。
低分子聚合物OLED（或称为SMOLED）器件可以使用真空蒸镀技术制造。小的有机分子被装在ITO玻璃衬底上的若干层内。与基于PLED技术的器件相比,SMOLED不仅制造工艺成本更低,可以提供全部262 000种颜色的显示能力,而且有很长的工作寿命。
不像STN或TFT LCD,OLED是自发光器件,它们直接发射光而不是阻挡光。OLED自发光的特点使得它们在黑暗环境下有极好的视角和显示特性。由于每个像素自己都会发光,OLED不会有任何通过在包含“暗点”像素区域的偏光器而形成的对比度降低漏光现象。OLED典型的对比度大于1000:1,在这个对比度下的视角接近±90°。由于无须背光,相当厚的背光部件就不需要了,这使得OLED的机械厚度比LCD要薄。相比较而言,当从垂直显示平面的角度进行测量时,TFT LCD的典型对比度大约是500:1。由于LCD依赖偏光器的方向来影响视角,所以当观看角度远离垂直角度时对比度下降得特别快。TFT LCD的视角是在对比度超过10:1的情况下定义的,这个角度通常从垂直到大约60°的位置。
·OLED的特征Top
OLED显示器件的自发光特性在某些情况下会成为不利因素。因为OLED不会像LCD那样控制反射光,所以在直接的日光照射下会变得更模糊。目前正在应用的全彩色OLED技术可以使它的峰值亮度达到大约150cd/m2。当OLED用在没有遮挡的日光直接照射下时,耀眼的日光使即使是最亮的显示都无法识别。
LCD的响应时间是与温度相关的,当温度降低到0℃以下时,它的响应速度会变得相当慢。而OLED的响应时间几乎不受温度的影响,当温度达到-20℃时,仍然能够具有10ns以下的响应时间。OLED也不会像LCD那样在高温时失去显示能力。一旦LCD达到一定的温度,LC的流动性就不再保持高度有序的结构,也就失去了阻光的能力。
·OLED的应用Top

电池供电的应用将从OLED技术中直接受益。既然OLED无须背光,那么它就比LCD消耗更低的能量,因为LCD中的大部分能量是由背光消耗的。由于OLED仅仅点亮需要显示信息的像素,所以OLED消耗的能量直接受屏幕上显示内容的影响。相反,当LCD打开的时候,即使是无须显示的区域,也需要背光持续点亮整个面板。



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yccnankai