OLED产品技术路线图

OLED产品技术路线图(RoadmapofOLEDproduction)有机电致发光的英文名称为OrganicElectroluminescence，做成器件后在欧美称为有机发光二极管(OrganicLightEmittingDisplay，OLED)，在日、韩被称为有机电致发光显示器（OELD）是一种在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致有机材料发光的显示器件。与其他平板显示器相比，OLED具有成本低、全固态、主动发光、亮度高、对比度高、视角宽、响应速度快、厚度薄、低电压直流驱动、功耗低、工作温度范围宽、可实现软屏显示等特点，被称为“梦幻显示器”。一、OLED概述1、与其它平板显示器的比较优势首先，OLED视野角度宽、轻薄、便于携带。作为自发光器件，OLED的视角上下、左右一般可以达到160度以上，没有视角范围限制。因为OLED是薄膜层叠结构，包括封装在内总厚度仅为2毫米左右，因此可以说是世界上最轻便的显示器。图1平板显示器性能对比图资料来源：UniversalDisplay其次，它亮度、对比度高、色彩丰富、响应速度快。与LCD相比，OLED的亮度和色彩具有明显的优势。OLED显示器件单个像素的响应速度在1O微秒左右，而LCD显示器的响应速度通常是几千至几万微秒，两者相差悬殊。因此，0LED显示器更适合于显示各种活动图像，如用于便携电视和游戏机等领域。更加独特的是，OLED产品可实现软屏。OLED的生产更近似于精细化工产品，因此可以在塑料、树脂等不同的材料上生产。如果将有机层蒸镀或涂布在塑料基衬上，就可以实现软屏。一旦该技术成熟并加以应用，将彻底改变目前很多电器的外观形态，使得令人神往的可折叠电视、电脑的制造成为可能。OLED还有工作温度范围宽、低压驱动、工艺简单、成本低等优点。OLED的工作温度在-40℃～70℃之间，因此可以运用在很多具有特殊要求的工作场合。同时，OLED的驱动电压仅需2V～l0V，而且安全、噪声低，容易实现低功率。与LCD工艺相比，其量产成本比LCD至少低20％。在制造上，由于采用有机材料，可以通过有机合成方法获得，与无机材料相比较，不仅不耗费自然资源，而且还可以通过合成新的更好性能的有机材料，使OLED的性能不断地向前发展。OLED技术发展至今仅二十多年，可以说还不成熟，其显示器件尚存在一些缺点，目前最突出的缺陷是其使用寿命较短，一般为5000小时左右。这样的使用寿命比较适合应用在像手机、MP3、数码相机、车载DVD等生命周期较短或不经常使用的显示设备上。但如果应用在电视机上却是不够的。电视机要求显示屏的寿命最少为1.5万小时。这使得OLED想全面取代LCD尚需要一段时间。表1OLED与其它平板、CRT显示器的性能对比CRTPDPTFT-LCDOLEDFEDDLPLCOS视角佳佳一般佳佳差差亮度cd/m2约350约350约250约200约250约250约250对比度佳佳最佳佳佳一般一般分辨率一般一般佳佳一般佳佳色饱和度最佳佳一般一般佳一般一般响应时间1μs1-20μs25ms≤10μs≤10μs佳一般驱动电压1-30KV120-300VAC3-15VDC3-9VDC30-80VDC≤12V≤12V电力消一般较大较大较小较小一般一般耗面板厚度很大约10mm约8mm约2mm约10mm较大较大重量最大一般较小最小较小一般一般使用温度-20-70℃-40-75℃0-50℃-40-80℃-40-80℃-40-80℃0-50℃目前屏幕大小8-40英寸33-103英寸1-82英寸0.8-40英寸5-36英寸42-100英寸42-100英寸寿命长长长，取决于光源待提高较长长，取决于光源长，取决于光源价格低高最高一般高较高较高2、技术分类OLED按发光材料可分两种：小分子OLED和高分子OLED（也可称为PLED），小分子OLED器件制备采用蒸镀工艺，PLED则采用旋转涂覆活喷涂印刷工艺；按驱动方式不同可分为被动矩阵驱动OLED(PassiveMatrixOLED，PMOLED)及主动矩阵驱动OLED(ActiveMatrixOLED，AMOLED)。色彩上，OLED分为单色、区彩和全彩，并且随着技术的进步OLED的色彩也越来越丰富，目前已开发出1600万色产品；按基板材料，OLED的衬底材料可分为玻璃、塑料以及金属薄膜等，塑料和金属薄膜主要用于制造柔性OLED；按应用来分，OLED主要用于显示，随着白光OLED技术的突破，其应用范围也可以拓展到背光和照明上。图2OLED技术分类图资料来源：RiTdisplay二、OLED发展历程1、技术发展历程有机电致发光现象及相应得研究早在20世纪60年代就开始了。1963年，美国NewYork大学的Pope等发表了世界上第一篇有关OLED的文献，使用400V的直流电通过蒽晶体时，观察到发光的现象。1982年，Vincett等用真空蒸镀法制成了50nm厚的蒽薄膜，进一步将电压降至30V就观察到了蓝色荧光，但其外量子效率只有0.03%左右，这主要是电子的注入效率太低以及蒽的成膜性不好而存在的易击穿的缺点。1983年，Partridge等发表了聚合物电致发光的文章，但是由于得到的亮度低，他的工作并未引起广泛的重视。总之，在60-80年代中期，有机电致发光徘徊在高驱动电压、低亮度、低效率的水平上，因此OLED的研究工作未引起重视。一直到1987年美国柯达公司的C.W.Tang及SteveVanSlyke等人发明以真空蒸镀法制成多层式结构的OLED组件后，大幅提高了组件的性能，其低操作电压与高亮度的商业应用潜力吸引了全球的目光。该研究采用超薄膜技术及空穴传输效果更好的TPD作传输层，使有机电致发光获得了历史性突破。经过一系列措施，其发光亮度在10V的直流电压下可达1000cd/m2,效率达1.5lm/W。1990年，英国剑桥大学的Burroughes、Friend等人发现导电高分子材料PPV具有良好的电致发光性能，并成功的开发出以涂布方式将高分子材料应用在OLED上，制成聚合物OLED器件，即PolymerLED，亦称为PLED。由于聚合物材料的热稳定性、柔韧性和机械加工性能都比有机小分子材料优越，并且器件的制作工艺更加简单，因而聚合物正逐渐成为有机EL领域新的研究热点。1992年Heeger等第一次发明了用塑料作为衬底制备可变性的柔性显示器，将有机电致发光显示器最为迷人的一面展现在人们的面前。他们采用聚苯胺（PANI）或聚苯胺类的混合物作为导电材料，通过溶液旋涂得方法在柔性透明衬底材料聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上形成导电膜，并以此作为发光器件的电极制备高分子柔性显示器件。1997年，Forrest等发现磷光电致发光现象，突破了有机电子发光量子效率低于25%的限制，使有机平板显示器件的研究进入一个新时期。2、产品发展历程在产品开发层面，OLED真正的实用开发研究源于1987年美国的伊斯曼柯达公司的基本专利发表之后，日本东北先锋率先在1997年把分辨率为256*64的被动式面板作为汽车音响面板推向市场，最早实现了OLED的商品化。随后掀起了各国厂商陆续投入开发与量产OLED的热潮，其显示方式也逐渐从单色面板、区彩面板至全彩面板扩大，而其驱动方式亦从被动矩阵式发展至主动矩阵式。1999年10月，美国柯达公司与日本三洋公司合作，采用低温多晶硅薄膜晶体管驱动制作出2.4英寸全彩色有机EL显示器件，仅有一个硬币那么厚；2000年摩托罗拉是首先把OLED显示器用在手机上，并实现商品化；2001年2月日本索尼公司推出13英寸、分辨率为800×600的主动式OLED显示器原型；2001年4月eMagin公司针对移动电话推出了真彩色有机EL微型显示屏。其分辨率为800×600，也可以在16:9的宽屏幕模式下显示852×480分辨率的图象，能够显示超过166万种颜色；2002年，东芝在SID2002上发布了采用聚合物发光层所作的17.1英寸全色OLED显示器，让OLED面板尺寸得到突破；2002年10月，SK宣布生产出15英寸主动式OLED显示器，性能可与商品化TFT-LCD电视机媲美；2004年5月，精工爱普生使用喷墨打印技术制备了当时世界上第一个大尺寸(40英寸)全彩高分子OLED原型机，显示屏厚度仅为2.1mm，并在2004年下半年的SID04上展出；2004年9月，索尼在市场上推出了少量搭配3.8英寸AMOLED面板的PDA，其高超的技术、精美的制作、绚丽的色彩画面引起了广泛的关注；2005年5月，三星首次公开发表了其开发的40英寸有机EL面板的技术内容，由于采取了新的封装技术，其面板厚度仅为1mm，且在亮度为1000cd/m2的亮度下，寿命可维持1万个小时。目前，OLED领域的研究早已不限于学术界，几乎所有国际著名的电子公司及化学公司都投入巨大的人力与资金进入这一研究领域，呈现研究、开发与产业化齐头并进的局面。在国家层面，各国对OLED的研究都非常重视，如美国的政府机构DARPA组织了塑基全色发光大屏幕显示器（军用目的）的重大项目；欧共体早已成立了相关专业组织EuroLED，协作分工，联合开发有机物/高分子电致发光材料与器件。三、OLED现状与趋势1、OLED两大技术阵营形成材料是OLED技术发展的关键，根据使用有机功能材料的不同，OLED可以分为两种不同的技术类型：一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED(SmallMolecularOrganicLishtEmittingDiode，简称SMOLED)；另一是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED(PolymerOrganicLightEmittingDiode，简称PLED)。目前OLED以这两种材料为主要特征，分为两大技术阵营：1）、小分子OLED阵营美国伊斯曼柯达公司是小分子OLED阵营的领导厂商，掌握了大部分OLED材料和器件设计的核心技术，拥有300多项专利，迄今为止有近20家公司得到了伊斯曼柯达公司的专利授权，见表4。从地域上看，伊斯曼柯达公司的专利许可对象开始以日本厂商为主，之后伊斯曼柯达公司逐步将其许可范围转向中国台湾省和香港的厂商，包括台湾的铼宝、东元激光、光磊、联宗光电以及香港的TrulyInternational与精电国际等。EasternKodak公司并没有把欧洲和美国的厂商作为重点合作对象，直到2001年EasternKodak公司才首次将其专利授权给欧洲的厂商(英国OpsysLtd．)，而得到EasternKodak公司专利许可的美国公司也寥寥可数。这些得到EasternKodak公司OLED专利许可的亚洲厂商大多具有LCD产业背景，如三洋、三星等，因而在产品开发和市场渠道方面具有相当的优势。EasternKodak公司选择这些厂商作为专利许可对象，很好地促进了小分子OLED技术的商品化。目前小分子OLED比高分子OLED的技术和工艺都更加成熟，并已进入市场化阶段。因而市场上的OLED绝大多数是小分子、中小尺寸的产品，主要用于MP3、手机、车载设备、仪器仪表上。表2小分子OLED基础专利许可情况序号公司名称国家公司类型1电装(DensoCorp.)日本面板与器件制造商2eMaginCorp.美国面板与器件制造商3光阵(LiteArrayInc.)美国面板与器件制造商4联宗光电(LightronikTechnology)中国香港面板与器件制造商5日本精机(NipponSeikiCo.,Ltd)日本面板与器件制造商6OpsysLtd.英国面板与器件制造商7光磊科技(OptoTechCorp.)中国台湾面板与器件制造商8奥普士(OptexCorp.)日本面板与器件制造商9先锋电子(PioneerElectronicsCorp.)日本面板与器件制造商10铼宝(RitekCorp.)中国台湾面板与器件制造商11罗姆(RohmLtd.)日本面板与器件制造商12SamsungNECMobileDisplayCo.韩国/日本面板与器件制造商13三洋电气(SanyoElectricCo.,Ltd.)日本