OLED.docx

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OLED

基本简介

OLED，即有机发光二极管（OrganicLight-EmittingDiode），又称为有机电激光显示（OrganicElectroluminescenceDisplay,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。

1947年出生于香港的美籍华裔教授邓青云在实验室中发现了有机发光二极体，也就是OLED，由此展开了对OLED的研究，1987年，邓青云教授和Vanslyke采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，AlQ3作发光层，三芳胺作空穴传输层，Mg/Ag合金作阴极，制成了双层有机电致发光器件。

1990年，Burroughes等人发现了以共轭高分子PPV为发光层的OLED，从此在全世界范围内掀起了OLED研究的热潮。

邓教授也因此被称为“OLED之父”。

2013年1月，LG电子在CES上全球首次发布LG曲面OLED电视，这表明全球进入了大尺寸OLED时代。

9月13日，LG电子在北京召开电视新品发布会，推出中国第一款LG曲面OLED电视——LG55EA9800-CA，这标志着中国的OLED电视时代正式来临。

折叠编辑本段主要特点

OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，具有自发光的特性,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PLED,LG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，以及索尼发布的次时代掌机PSV，至于OEL则主要被LG采用在其CU81808280上我们都有见到。

为了形像说明OLED构造，可以将每个OLED单元比做一块汉堡包，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OLED应该比被动式OLED省电，且显示性能更佳。

折叠编辑本段优缺点

折叠优点

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。

9、黑的更黑，OLED能够将一些像素的亮度降低为0，达到绝对黑暗

折叠缺点

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。

4、良品率不高，但近年来增长快。

5、易老化，由红、绿、蓝三种不同的光材料混合而成，只要其中一种材料老去，整颗OLED的效果就会打折扣。

6、成本高，OLED的成本虽然在下降，但比起LCD还是有不小的降低空间。

[1]

对二的修改：

现在的OLED的寿命已经远远超过5000小时了，而且已经生产出了较大尺寸的OLED面板，色彩十分鲜艳。

截止07年7月前后，荧光材料方面，性能最高的是日本出光兴产（IdemitsuKosan）的材料。

红光效率达到了11cd/A，寿命

高达16万小时；绿光效率达到30cd/A，寿命为6万小时；正在开发中的高效率、长寿命蓝光材料BD-2（0.13,0.22），效率为8.7cd/A，寿命2.3万小时。

磷光材料方面，UDC公司开发的红光材料色度坐标为（0.67，0.33），效率达到15cd/A，500cd/m^2下工作寿命超过15万小时；绿光材料色坐标为（0.34，0.61），效率达到65cd/A，初始亮度为1000cd/m^2时，寿命超过4万小时；最难得到的蓝色

磷光材料效率达到了30cd/A，在200cd/m^2的初始亮度下，寿命达到了10万小时。

总体上讲，OLED红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求。

从以上数据看来，现在的OLED在500cd/m^2下至少有20000小时的工作时间。

折叠编辑本段基本术语

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（OrganicLightEmittingDiode），高分子有机电致发光器件则被称为PLED（PolymerLight-emittingDiode）。

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。

折叠编辑本段原理

OLED为自发光材料，不需用到背光板，同时视角广、画质均匀、反应速度快、较易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、制程简单、可制作成挠曲式面板，符合轻薄短小的原则，应用范围属于中小尺寸面板。

显示方面：

主动发光、视角范围大；响应速度快，图像稳定；亮度高、色彩丰富、分辨率高。

工作条件：

驱动电压低、能耗低，可与太阳能电池、集成电路等相匹配。

适应性广：

采用玻璃衬底可实现大面积平板显示；如用柔性材料做衬底，能制成可折叠的显示器。

由于OLED是全固态、非真空器件，具有抗震荡、耐低温（-40℃）等特性，在军事方面也有十分重要的应用，如用作坦克、飞机等现代化武器的显示终端。

由于上述优点，在商业领域OLED显示屏可以适用于POS机和ATM机、复印机、游戏机等；在通讯领域则可适用于手机、移动网络终端等领域；在计算机领域则可大量应用在PDA、商用PC和家用PC、笔记本电脑上；消费类电子产品领域，则可适用于音响设备、数码相机、便携式DVD；在工业应用领域则适用于仪器仪表等；在交通领域则用在GPS、飞机仪表上等。

折叠编辑本段发展前景

折叠国际形势

OLED技术起源于欧美，但实现大规模产业化的国家/地区主要集中在东亚，如日本、中国大陆和台湾地区等。

全球OLED产业还处于产业化初期。

全球涉足OLED产业的企业产品主要是小尺寸无源OLED器件，真正对LCD（液晶）构成威胁的有源OLED器件，实现量产的只有少数几家公司。

中国虽具有一定的OLED产业基础，但产业链尚不完善，尤其是上游产品竞争力不强。

有很大提升空间。

折叠国内形势

AM-OLED所需的TFT技术还不成熟，国际上几大厂家所使用的TFT技术，几乎都是自已根据LCD的TFT技术自主研发的。

因为技术不成熟，导致产品的良率低，成本较高，因此在价格方面，暂无法与TFT-LCD形成有效竞争。

《中国OLED产业市场预测与投资前景分析报告前瞻》指出虽然OLED产业在近几年取得了高速的发展，大有取代LCD之势，但是，OLED发展面临机遇的情况下来自技术和市场上的调整影响不小，OLED产业在前进中仍将面临不少挫折。

国内AM-OLED技术与世界上先进国家和地区相比，最主要的差距在产业化进程及AM-OLED技术开发方面，中国OLED产业缺乏大型电子企业的参与，开展实质性的产学研作，是一种最为有效的促进AMOLED产业发展的模式。

2013年11月27日，TCL集团子公司华星光电宣布，投资244亿元建立二期第8.5代TFT-LCD（含氧化物半导体及AMOLED）生产建设项目，并于2015年5月份投产。

国内另一大面板企业京东方宣布其在鄂尔多斯市的5.5代面板生产线正式投产，并可生产OLED小尺寸面板。

尽管TCL、京东方对OLED面板技术提前布局，但OLED上仍只是两家的长远规划，而非短期实现目标。

据腾讯科技了解，京东方5.5代面板生产线前期量产的仍是LGPS，而华星光电二期产线量产的是LCD面板。

OLED在大尺寸面板上的良品率仅15%，较低的良品率也促使OLED电视机在价格上的居高不下。

2013年年9月份，随着LG、三星在中国推出了55英寸OLED电视，OLED在国内市场引起了一场骚动，甚至有声音“OLED电视将成为明年发展方向”。

“OLED作为下一代的电视技术，使用它之后可以让电视机屏幕变得更薄（目前可使电视机机身厚度降至约4.3mm），甚至可以做成曲面，但在大尺寸技术上瓶颈仍难突破。

”

折叠编辑本段基本原理

OLED的基本结构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）。

当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。

OLED的特性是自己发光，不像TFTLCD需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为21世纪最具前途的产品之一。

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（DirectCurrent；DC）所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子（Electron）与空穴（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-空穴复合（Electron-HoleCapture）。

而当化学分子受到外来能量激发後，若电子自旋（ElectronSpin）和基态电子成对，则为单重态（Singlet），其所释放的光为所谓的荧光（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（LightEmission）或热能（HeatDissipation）的方式放出，其中光子的部分可被利用当做显示功能；然有机荧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做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纳秒（ns）内，故PM-OLED的应答速度非常快。

P.S.：

PM-OLED的典型结构。

典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO（indiumtinoxide；铟锡氧化物）阳极（Anode）、有机发光层（EmittingMaterialLayer）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，当电压注入阳极的空穴（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，尚需制作空穴注入层（HoleInjectLayer；HIL）、空穴传输层（HoleTransportLayer；HTL）、电子传输层（ElectronTransportLayer；ETL）与电子注入层（ElectronInjectLayer；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°（0.10～0.15um），整个显示板（Panel）在封装加干燥剂（Desiccant）後总厚度不及200um（0.2mm），具轻薄之优势。

折叠编辑本段相关应用

一、OLED在头戴显示器领域的应用

以视频眼镜和随身影院为重要载体的头戴式显示器得到了越来越广泛的应用和发展。

其在数字士兵、虚拟现实、虚拟现实游戏、3G与视频眼镜融合、超便携多媒体设备与视频眼镜融合方面有卓越的优势。

与LCD和LCOS相比，OLED在头戴显示器的应用有非常大的优势：

清晰鲜亮的全彩显示、超低的功耗等，是头戴式显示器发展的一大推动力。

率先把OLED应用在视频眼镜上的是美国的eMagin.无论是对于民用消费领域还是工业应用乃至军事用途都提供了一个极佳的近眼应用解决途径。

随之，采用欧洲的超微OLED显示屏的视频眼镜被推上市场。

在国内，iTheater（爱视代）凭雄厚的研发实力率先推出世界首款高分子超微OLED显示屏的视频眼镜；凭借其全知识产权的背景顺利打入国内军事领域，为中国数字士兵的建设出一份力。

二、OLED在MP3领域的应用

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、iRiverN10等。

OLED（OrganicLightEmittingDisplay），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BenQJoybee180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BenQJoybee180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。

三、潜在的应用

OLED技术的主要优点是主动发光。

现在，发红、绿、蓝光的OLED都可以得到。

在过去的几年中，研究者们一直致力于开发OLED在从背光源、低容量显示器到高容量显示器领域的应用。

下面，将对OLED的潜在应用进行讨论，并将其与其它显示技术进行对比。

1999年首度商业化，技术仍然非常新。

现在用在一些黑白/简单色彩的汽车收音机、移动电话、掌上型电动游乐器等。

都属于高阶机种。

目前从事OLED的商业开发全世界约100多家厂商，OLED目前的技术发展方向分成两大类，日、韩和台湾倾向Kodak的低分子OLED技术，欧洲厂商则以PLED为主。

两大集团中除了KODAK联盟之外，另一个以高分子聚合物为主的飞利浦公司现在也联合了EPSON、DuPont、东芝等公司全力开发自己的产品。

2007年第二季全球OLED市场的产值已达到1亿2340万美元。

在中国企业方面，早在2005年，清华大学和维信诺公司决定开始OLED大规模生产线建设，并最终在昆山建设了OLED大规模生产线；广东省也积极上马OLED专案，截至2009年12月，广东已建、在建和筹建的OLED生产线项目有5个，分别是汕尾信利小尺寸OLED生产线、佛山中显科技的低温多晶硅TFT（薄膜场效应晶体管）AMOLED生产线专案、东莞宏威的OLED显示幕示范生产线项目、惠州茂勤光电公司AM（主动式）OLED光电项目、彩虹在佛山建设的OLED生产线项目。

根据调研公司DisplaySearch的报告，全球OLED产业2009年的产值为8.26亿美元，比2008年增长35%。

中国成为全球OLED应用最大的市场，中国的手机、移动显示设备及其他消费电子产品的产量都超过全球产量的一半。

折叠编辑本段其他资料

折叠有机发光材料

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（Highworkfunction）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（Lowworkfunction）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空穴，所以有机发光二极体的电子传输层和空穴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。

而空穴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。

一般而言，OLED可按发光材料分为两种：

小分子OLED和高分子OLED（也可称为PLED）。

小分子OLED和高分子OLED的差异主要表现在器件的制备工艺不同：

小分子器件主要采用真空热蒸发工艺，高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。

小分子材料厂商主要有：

Eastman、Kodak、出光兴产、东洋INK制造、三菱化学等；高分子材料厂商主要有：

CDT、Covin、DowChemical、住友化学等。

目前国际上与OLED有关的专利已经超过1400份，其中最基本的专利有三项。

小分子OLED的基本专利由美国Kodak公司拥有，高分子OLED的专利由英国的CDT（CambridgeDisPlayTechnology）和美国的Uniax公司拥有。

折叠关键工艺

一、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（RFsputtering）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（10ohm/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2ohm/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（0.2ohm/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。

二、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（Mushroomstructureapproach），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。

三、封装

⑴　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。

⑵　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。

折叠​彩色化技术

显示器全彩色是检验显示器是否在市场上具有竞争力的重要标志，因此许多全彩色化技术也应用到