OLED基础知识汇总.doc

一、 何为OLED1、OLED知识由于有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术，因此目前全球有多家由于有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术，因此目前全球有多家厂商投入研发，根据了解和估计，我国目前手机市场上采用OLED产品的手机共38款单色OLED10款,区域色15款,256色8款,全色3款(见表1),据本人得知目前国内手机设计公司正在着手研发的OLED手机,已有7款.再加上SKD/CKD的产品和国际品牌的产品。预计到年底我国手机市场上会有50款OLED产品手机，风骚于我国手机市场(见表2)。同时在综合表3数据显示,OLED未来可望与STN-LCD及TFT-LCD技术抗衡,至此向大家介绍OLED的相关知识。一、OLED发展历史其依材料区分大致可分为小分子系及高分子系两种，小分子系是以染料及颜料为材料，称为OLED，在1987年由美国伊士曼柯达公司(Eastman Kodak Co.)的C.W.Tang邓青云博士,出生于香港,毕业于台湾大学化学系所发表，高分子系式以共轭性高分子为材料，则称为PLED(Polymer Light-emitting Diode)或LEP(Light-emitting Polymer Device)，是由英国剑桥大学(Cambrige Univ.)所1990年提出。1992年剑桥成立显示技术公司CDT(Cambrige Display Technology),使PLED商业化.二、OLED的发光原理OLED的发光原理与LED相似，是利用外加偏压使电洞和电子分别由正、负极出发，并在有机发光层相遇而产生发光作用，其中阳极为ITO导电膜，阴极则含 有Mg、Al、Li等金属，其基本结构如(图四)所示。而OLED发光的颜色取决于有机发光层的材料，故厂商可由改变发光层的材料而得到所需之颜色。也可 以理解为主要发光原理是由电子与电洞结合而产生光，视材料的不同，电子与电洞所具的能阶也有差异，进而产生不同波长(即不同颜色)的光线。三、OLED/Polymer OLED(高分子OLED)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；但由于OLED驱动电压较高、因此在能量上使用的效益较差。而PLED由于不需经过薄膜制程及高价的真空装 置，组件构造只有2层，较为简单，因此在投资成本上较OLED低很多；但由于PLED在色彩的表现上不如OLED佳，每个颜色衰减常数不同，必须对色彩偏 差做补偿，同时频宽又大，发光色彩不易调整，因此产品的寿命亦较短暂，目前PLED主要应用范围以大尺寸面板为主。从产品的市场区隔来看，OLED的市场 利基要往高单价、高附加价值的产品发展，而PLED则往大量而低单价的产品发展。四、无源OLED和有源OLEDOLED以驱动方式可分为无源驱动(Passive Matrix；PMOLED)与有源驱动(Active Matrix；AMOLED)两种,OLED的驱动方式是属于电流驱动。无源方式的构造较于简单，驱动视电流决定灰阶，应用在小尺寸产品上的分辨率及画质 表现还算不错，但若要往大尺寸应用产品发展，恐怕会提高消耗电量、寿命降低的问题发生。最好的对应的则是采用有源驱动方式，因为有源的电流整流性较无源方 式佳，不易产生漏电现象，同时使用在低温多晶硅(Poly-si)TFT技术时，电流可以产生阻抗较低的小型TFT，符合大尺寸、大画面OLED显示器的 需求。五、OLED彩色化方式OLED以彩色化的方式区分可分为三种，一,RGB三色发光结构、二,色变换结构白光彩色滤光片,三,彩色滤光膜蓝光色转换层等 3种方式。由于3色发光结构运用独立发光材料RGB(红绿蓝)3色进行排列，具有发光效率佳的特性，不需再加上彩色滤光片或色彩变换层的薄膜，为目前投入 厂商最普遍的使用方式；但由于3色法制程是采用屏蔽(shadow mask)蒸镀法，因此色彩的精细度较差。而色变换方式则是以蓝色发光材料进行发光，发光时中间隔上一层薄膜，因此发光效率不如3色发光方式佳。彩色滤光 片则是以白光发光材料进行发光，中间加了一层彩色滤光片，因此发光效率亦不如3色发光方式佳，目前拥有白光技术的厂商并不多。六、OLED与LCD技术的比较七、手机采用OLED、TFT ,CSTN?a品特性比?八、OLED工艺?f明ITO面板Array制造工艺ITO面板(形成有机膜)OLED模块封装测试OLED成品因OLED构造简单，所以生产流程不似TFT-LCD制造工艺复杂，生产过程为有机材料、ITO面板(Array制造工艺)、ITO面板(形成有机模)、 OLED模块封装测试。在Array制造工艺上，ITO面板清洁程度为OLED品质的关键因素的一，至此面板的清洗方式也成为各家厂商的商业机密，而 OLED分子结构会影响成膜的完整性，若成膜不平整，将造成发光不均匀，适当的有机材料的选择，理所当然成为厂商研究发展与未来竞争利基所在。另外，在薄 膜形成过程中化合物生成反应将产生副产品的杂质，会影响发光效率与产品寿命，因此制造工艺中适度的纯化是必要的。再者OLED器件的材料易受水气与氧气的 影响，而使得器件劣化影响使用寿命，因此镀膜后的封装过程中需隔除空气中水分，封装技术的成败直接影响器件的成败，封装技术可说是在整个制造工艺中相当重 要的一环，目前尚未出现最佳的封装方式，虽然OLED生产流程较为简单，但在各个制造工艺阶段仍然面临不同的困难有待克服，因此OLED目前并无标准量产 技术，厂商在制造工艺上仍有颇大的发展空间。总结OLED在副显示器中用得最多,目前,大约百分之二十的副显示器是使用OLED,在今后两年中,全色OLED将用于主,副显示器OLED,用得最多的将是分辨率96*64/96*96个像素的OLED显示器,这些分辨率比较低的产品使用无源矩阵passive OLED技术，制造成本低，功耗小。无源矩阵OLED技术的上限是128行。超过128行时，需要使用有源矩阵ActiveOLED技术。这是因为，无源矩阵在寻址是，阴极总线的电流负载及功耗受到限制。OLED全色技术虽然技术尚未成熟,但随着全球厂商投入研发的力度不短增加下,OLED技术将会愈来愈成熟,而目前风骚于手机及便携式产品的LCD,将逐步会给OLED让出相当部分市场. OLED: Organic Light-Emitting Diode 有机电致发光二极管 ITO: indium tin oxid 铟锡氧化物 Passive Matrix: PMOLED 无源矩阵又称被动驱动OLED Active Matrix；AMOLED 有源矩阵又称主动驱动OLED LTPS: Low Temperature Poly Silicon 低温多晶硅薄膜晶体管 SKD: Semi Knock-down 半散装件 CKD: complete knock-down 全散装件 2、OLED的结构和原理OLED的结构和原理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：电洞传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极电洞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-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（LightEmission）或热能（HeatDissipation）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。 P.S.：PM-OLEM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（HoleInjectLayer；HIL）、电洞传输层（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1,0001,500A（0.100.15um），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。 3、OLED的优缺点分析一、OLED的优点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。二、OLED的缺点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。 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。关注点LEDOLED优点使用寿命长、响应速度快、可视距离远、规格品种多、数字化程度高、亮度高、可视角度大、功耗低。厚度薄、重量轻、抗震性能好、无可视角度限制、响应时间快、无拖影、低温特性好、发光效率更高、可弯曲。缺点可视偏转角度过小、有拖尾现象、亮度与对比度不是很好、“坏点”问题较多。寿命短、不能实现大尺寸屏幕量产、色彩纯度不够等。应用终端显示屏、中大尺寸背光源、汽车车灯、照明设备等。头戴显示器领域、MP3、照明设备、显示器等。攻克厂家以日韩企业为代表。日本企业暂且退出，韩企抢眼。OLED全称为有机发光二极管，OLED的工作原理是将有机物质加在两个导体之间，继而加在玻璃面板与底板之间，电流通过两个导体使得OLED发出三原色光。LED全称为有机发光二极管，OLED的工作原理是将有机物质加在两个导体之间，继而加在玻璃面板与底板之间，电流通过两个导体使得OLED发出三原色光。OLED电视拥有众多令人向往的优点：自发光的OLED可以带来液晶电视千分之一的响应时间，绝无拖尾；可发出更纯净亮度更高的光，产生更加显著的深色背景细节；固态结构抗震性能好；拥有178的广视角；对比度高达100万：1；且更加节能环保。并且由于结构简单无需背光，OLED电视的厚度仅在 3mm左右，真正做到“纤薄如纸”。根据DisplaySearch的数据显示，2009年全球OLED面板出货金额高达8.25亿美元，较2008年增长35%，而其中绝大多数的出货是应用在手机屏幕上的。大尺寸应用在电视领域的OLED面板增长速度仍令人沮丧。拥有如此多优点的OLED为何在大尺寸电视领域的发展脚步如此缓慢？必然有内外两方面的原因，其内部原因是经过多年的技术发展，OLED在大尺寸领域的技术缺陷仍难以克服：首先，OLED发光材料通电后抗氧化能力极差，需要真空玻璃密封，因此需要LTPS TFT基板，也因此注定了OLED应用在大尺寸领域的成本将居高不下。其次，目前大尺寸OLED面板的良品率仍然没有明显提高，从而也大幅提高了OLED产品线的成本，同时也使得产量无法快速提高。内部的技术缺陷和成本劣势成为制约OLED发展的根本原因，也导致了外部厂商的举步维艰。4、OLED的驱动方式详解OLED的驱动方式分为主动式驱动(有源驱动)和被动式驱动(无源驱动)。一、无源驱动（PM OLED）其分为静态驱动电路和动态驱动电路。1、静态驱动方式：在静态驱动的有机发光显示器件上，一般各有机电致发光像素的阴极是连在一起引出的，各像素的阳极是分立引出的，这就是共阴的连接方式。若要一个像素发光只要让恒流源的电压与阴极的电压之差大于像素发光值的前提下，像素将在恒流源的驱动下发光，若要一个像素不发光就将它的阳极接在一个负电压上，就可将它反向截止。但是在图像变化比较多时可能出现交叉效应，为了避免我们必须采用交流的形式。静态驱动电路一般用于段式显示屏的驱动上。2、动态驱动方式：在动态驱动的有机发光显示器件上人们把像素的两个电极做成了矩阵型结构，即水平一组显示像素的同一性质的电极是共用的，纵向一组显示像素的相同性质的另一电极是共用的。如果像素可分为N行和M列，就可有N个行电极和M个列电极。行和列分别对应发光像素的两个电极。即阴极和阳极。在实际电路驱动的过程中，要逐行点亮或者要逐列点亮像素，通常采用逐行扫描的方式，行扫描，列电极为数据电极。实现方式是：循环地给每行电极施加脉冲，同时所有列电极给出该行像素的驱动电流脉冲，从而实现一行所有像素的显示。该行不再同一行或同一列的像素就加上反向电压使其不显示，以避免“交叉效应”，这种扫描是逐行顺序进行的，扫描所有行所需时间叫做帧周期。在一帧中每一行的选择时间是均等的。假设一帧的扫描行数为N，扫描一帧的时间为1，那么一行所占有的选择时间为一帧时间的1/N该值被称为占空比系数。在同等电流下，扫描行数增多将使占空比下降，从而引起有机电致发光像素上的电流注入在一帧中的有效下降，降低了显示质量。因此随着显示像素的增多，为了保证显示质量，就需要适度地提高驱动电流或采用双屏电极机构以提高占空比系数。除了由于电极的公用形成交叉效应外，有机电致发光显示屏中正负电荷载流子复合形成发光的机理使任何两个发光像素，只要组成它们结构的任何一种功能膜是直接连接在一起的，那两个发光像素之间就可能有相互串扰的现象，即一个像素发光，另一个像素也可能发出微弱的光。这种现象主要是因为有机功能薄膜厚度均匀性差，薄膜的横向绝缘性差造成的。从驱动的角度，为了减缓这种不利的串扰，采取反向截至法也是一行之有效的方法。带灰度控制的显示：显示器的灰度等级是指黑白图像由黑色到白色之间的亮度层次。灰度等级越多，图像从黑到白的层次就越丰富，细节也就越清晰。灰度对于图像显示和彩色化都是一个非常重要的指标。一般用于有灰度显示的屏多为点阵显示屏，其驱动也多为动态驱动，实现灰度控制的几种方法有：控制法、空间灰度调制、时间灰度调制。二、有源驱动（AM OLED）有源驱动的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管（LowTemperature Poly-Si Thin Film Transistor, LTP-Si TFT），而且每个像素配备一个电荷存储电容，外围驱动电路和显示阵列整个系统集成在同一玻璃基板上。与LCD相同的TFT结构，无法用于OLED。这是因为LCD采用电压驱动，而OLED却依赖电流驱动，其亮度与电流量成正比，因此除了进行ON/OFF切换动作的选址TFT之外，还需要能让足够电流通过的导通阻抗较低的小型驱动TFT。有源驱动属于静态驱动方式，具有存储效应，可进行100%负载驱动，这种驱动不受扫描电极数的限制，可以对各像素独立进行选择性调节。有源驱动无占空比问题，驱动不受扫描电极数的限制，易于实现高亮度和高分辨率。有源驱动由于可以对亮度的红色和蓝色像素独立进行灰度调节驱动，这更有利于OLED彩色化实现。有源矩阵的驱动电路藏于显示屏内，更易于实现集成度和小型化。另外由于解决了外围驱动电路与屏的连接问题，这在一定程度上提高了成品率和可靠性。三、主动式与被动式两者比较5、OLED技术及其应用OLED技术及其应用当OLED显示器件成为主流时，设计工程师也面临着显示技术进步的压力。 有机发光二极管（Organic light-emitting diode，OLED）器件正逐渐进入主流显示市场，它具有厚度薄、功耗低、能够显示亮度高和色彩鲜艳的图像等优点，并具有对任何物体进行全彩色显示的能力。OLED显示原理 一个OLED器件由位于金属电极之间的一个或多个有机夹层构成，其中一个夹层必须是透明的。有机夹层是一个高度无序的非结晶薄膜，通常表现为不同分子能级占据分子轨道的最高能级（HOMO）和不占据分子轨道的最低能级（LUMO）。发射电子的阴极应该具有低工函数，这使得它的能量约束在低能级上：在阴极和LUMO之间的良好能量匹配意味着当发射电子时没有太多的能量损失。OLED有厚度薄、功耗低、可视角度宽和显示亮度高、色彩鲜艳等优点 由于两个电接点之间费米能级的对称，OLED电极之间在热平衡和零偏置时存在一个固有电势差。当电荷在OLED电极间移动时，HOMO和LUMO是位置的函数。当电子和空穴从一个点向另一个点跃迁时，它们有时会到达同一个位置，并因此形成激发态，或激发性电子空穴对。通过选择合适的材料，这种大量的电子空穴对的激发会通过发射光子产生光。发出光的颜色取决于所用的特殊有机材料。OLED的类型 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 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 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。6、OLED技术的发展OLED技术的发展有机发光显示技术在过去十多年的时间里取得了巨大的进展。在发光效率方面，OLED远远高于PDP、CRT的水平，目前荧光小分子器件的发光效率已经超过16lm/W，而磷光小分子器件的发光效率则已接近30lm/W，绿光器件的寿命达到了1万小时以上，红光器件和蓝光器件的寿命也已达到实用化的基本要求。能够推出全彩色OLED的公司和研究单位越来越多，采用低温多晶硅TFT驱动的全彩色器件也已经被开发出来；白光OLED得到了广泛的重视，目前的白光实验片可以在100cd/m2的亮度下保持10万小时之久。OLED近期的技术发展方向是解决器件的成品率、寿命和彩色化问题。从长远来看，OLED未来的发展必将沿着小尺寸中尺寸大尺寸超大尺寸、单色多色彩色、无源有源、硬屏软屏的脉络进行发展，最理想的OLED显示器应该是LTPS-TFT OLED。据统计，目前国际上与OLED有关的专利已经超过6000份，其中最根本的专利技术有两类。小分子材料和器件的基本专利由美国Kodak公司所有，高分子材料和器件的专利由英国CDT公司和已被杜邦收购的Uniax公司拥有。此外，磷光材料和器件的开发也已取得突破，磷光材料的主要专利由美国UDC公司所有。当前小分子OLED 全彩产品已经问世，由于材料供应较为稳定，且不像PLED受限于彩色化困难的瓶颈，众多厂商以小分子OLED为主流技术。OLED的产业化现状在量产技术逐渐成熟的情况下，OLED产业将持续成长，世界各大光电厂商纷纷加入竞争行列。目前国际上从事有机发光显示研究开发及产业化的公司有100家以上，其中一部分公司已开始进行批量生产。欧美地区也有众多公司投入研发，如CDT、Kodak、DuPont、UDC、eMagin、PHILIPS等；在日本的主要公司包括三洋、东芝、东北先锋、索尼、精工爱普生等；韩国已有三星、LG电子、现代电子等10余家企业宣布涉足OLED产业；我国台湾省也有铼宝、东元激光、友达、悠景等多家厂商投入到OLED产业。我国有30多家科研机构和企业从事OLED的研发和产业化工作，主要包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、香港城市大学、长春光机所、北京化学所、北京维信诺公司、上海航天上大欧德公司、上海广电电子集团、广东信利公司、TCL集团和五粮液集团等。其中，在从基础研究到工艺技术开发和中试生产的整个过程中，维信诺公司与清华大学一道建立了国内完善的OLED科研开发体系。维信诺公司与清华大学建立了联合实验室，并通过该实验室开发了大量的专利技术，到目前为止，已经申请了近40项国内外OLED专利，内容覆盖了材料、器件结构、器件工艺和驱动电路等。此外，维信诺公司和清华大学还积累了大量有关OLED研发和产品开发的Know-how技术。据悉，维信诺公司拥有我国内地第一条OLED中试生产线，开发出了多款产品，是目前我国内地第一家也是惟一一家能向客户批量提供自产OLED产品的厂家。维信诺公司目前正在紧锣密鼓地筹建OLED大规模生产线。1998年，日本先锋公司率先推出了OLED车载显示器；2000年9月，Motorola推出第一部采用OLED显示屏的手机；2001年12月，铼宝公司推出了使用自产的单色OLED显示屏的手机产品；2002年9月起，三星公司开始批量推出使用256色OLED副屏的手机；2003年，柯达推出第一部使用OLED显示器的数码相机；2003年下半年到现在，国内外有多家公司推出带有OLED显示模块的手机产品和MP3产品。据市场调研公司iSuppli的数据显示，2003年OLED显示器生产商共出货1730万个OLED，其中东北先锋占据了40%的市场份额，三星（Samsung OLED）占据了33%，铼宝占23%， SKD公司占约2%，其余2%被其他公司分享。手机副屏和汽车立体声音响显示屏几乎垄断了OLED的应用市场，两者占到整个OLED产品应用市场98.1%的份额（出货量计），其他的应用包括数码相机、MP3播放器、剃须刀、手机主屏和其他微显示产品等。2004年，OLED显示器生产商搭上数字随身听的顺风车，找到另一个OLED可以发挥的市场微型便携数码市场。我国台湾省铼宝、悠景、东元激光等厂商，都已经出货给数字随身听业者。业者估计，今年全OLED出货3000多万片当中，七成是供给手机副屏用，三成是提供给数字随身听之用。Display Search认为，随着在材料研究、生产工艺、成本控制、市场应用等方面的进展，2003年以后OLED市场的增长势头会更大，2008年，OLED市场将达到35亿美元（约合人民币290亿元），从2003年到2008年，平均年增长率达68%。OLED的市场趋势从OLED的发展趋势看，初期OLED将以单彩无源PM-OLED产品为主，主要应用在小型便携式产品上，如手机、PDA、掌上游戏机、车载显示器等，以发挥体积小功耗低的优势。23年后，随着低温多晶硅技术的发展和完善，可生产1315英寸乃至更大尺寸的有源AM-OLED显示屏，产品延伸至笔记本电脑、电视等领域。研究人员已用弯曲的塑料基板替代现有的玻璃面板，实现了软屏显示，柔软的OLED显示屏批量生产后还可望进入电子纸市场，另外白光OLED可能在未来成为新型平面光源。2001年，Sony和三星公司分别研制成功13英寸和15.1英寸有源有机发光显示屏；2002年，17英寸TFT OLED样机由日本东芝公司研制成功；2003年，日本索尼更推出了24英寸TFT OLED样品；2004年5月，爱普生公司推出了40英寸采用喷墨技术制备的高分子OLED显示器，并预计2007年将可以提供产品。OLED目前存在的主要问题OLED虽然已有了长足进展并已给平板显示领域带来新的曙光，业界已经不再怀疑OLED的光明前景。但同传统显示器产业不同的是，OLED技术仍然处在发展期，主要表现在两个方面：一是OLED仍有很多关键技术处于空白状态，无法最大程度发挥出OLED的技术特点和优势；二是不论是产品开发还是产业化技术，仍没有完全成熟标准的方案，OLED设备已经能够满足大规模生产要求，但还没有标准化，设备厂家对OLED生产技术的了解远不如拥有长期研发和中试生产经验的OLED业者。借鉴目前全球OLED厂商发展的经验，一些业者在技术积累不充分的情况下直接进行大规模生产，不得不在大生产线上进行本应在中试线上进行的技术积累，造成了资金、设备、人力和时间的浪费。有机功能材料仍是OLED最主要的制约因素，OLED三基色发光材料的发展很不平衡，绿光材料发展最快，已满足实用化需要。相比之下，红光材料的量子效率较低，色饱和度较差。蓝光材料的问题最大，不仅量子效率偏低，稳定性也是大问题，目前蓝光材料的稳定性刚刚达到几千小时，仅能满足部分领域的应用。能否以较低的成本制作彩色显示器件，关系到OLED的应用范围能否迅速扩展。目前的彩色化方案主要有“RGB三色发光法”、以蓝光材料为基础的“色变换法”和以白光发光层搭配彩色滤光片的“白光法”等，三种方案各有其优缺点，如何获得大批量、高成品率、低成本、长寿命的彩色OLED产品，已成为全球性的研究重点。目前RGB三基色法为实现彩色的主要方式，蓝光CCM法、白光CF法是非常有发展潜力的技术发展方向。同时材料的寿命和发光材料亮度衰减的一致性也是突破彩色化需要解决的问题。由于OLED中的有机功能层对水、氧非常敏感，OLED对封装工艺的要求要比LCD严格得多。封装工艺是目前影响OLED产品寿命的最主要因素之一，同时封装设备也是非常关键的因素，OLED的封装工艺和封装设备都有很大的发展余地。显示效果除了与屏的质量有关外，与模块驱动技术也有关系。目前，单色、多色驱动IC已经比较成熟，但款式有限，一般只有通用的几款；彩色驱动IC难度较大，仍需要改进。我国内地还没有能设计OLED专用IC的公司，国际上实力比较强的是美国的Clair公司和我国香港的Solomon公司，韩国和我国台湾省也有多家公司在从事OLED专用IC的设计工作。制膜技术是制备OLED的核心工艺，为了解决制膜成本和制膜速度的问题，人们提出了喷墨法和印刷法等技术。喷墨法是剑桥显示技术公司（CDT）和精工爱普生的专利技术。以往喷墨法和印刷法仅限于高分子材料制膜，但因为小分子器件在实用化和性能方面更成熟，已有单位开始研究可溶性小分子制膜工艺。目前，全球已经量产的OLED生产线已有十几条，但没有一条解决了OLED大规模生产所面临的全部问题。随着OLED产业化的临近，OLED设备也将成为颇有前途的产业，在这方面我国还比较落后，也是很需要关注的。OLED未来之路OLED产业处于飞速发展阶段，2003年被业界称为OLED产业化元年，其特征在于多家公司进入量产阶段，产品种类显著增多，OLED产品逐渐被下游厂家所认可，上下游产业链逐渐配套，产业上游原材料和设备逐渐成熟，而下游需求量明显加大，出现了严重的供不应求。在未来一段时期内，OLED厂商间的产品规模和成本竞争不会太明显，而是处于共同开拓市场的阶段，市场上主要表现是供不应求和OLED与LCD等传统显示器之间的竞争。相对而言，OLED厂商和研究单位直接的竞争主要表现在技术开发方面，知识产权的布局、新材料、新器件结构、新工艺和后备技术的创新和应用能力将成为胜出的关键。7、OLED材料概述有机电激发光二极体(OLED)材料，指的是运用于OLED面板内的发光材料，主要包括红光、蓝光、绿光3种自发光材料。有机电激发光二极体(OLED)材料，指的是运用于OLED面板内的发光材料，主要包括红光、蓝光、绿光3种，相对于TFT LCD是透过彩色滤光片呈现色彩，以及利用背光源的亮度进行发光，OLED则是在2片玻璃中镀上发光材料，透过电极驱动材料发光，达成彩色显示效果，由于OLED使用的材料本身就是发光材料，因此不需另外使用背光源，在面板结构上较为简单，且更为轻薄。过去OLED产业发展不易，主要是受限于发光材料寿命未达理想水准所致，但是近年来透过学界、业界不断改善，包括红、蓝、绿光的发光寿命均已达到可商品化水准，除了可应用在显示器上，也由于发光材料寿命增长，使得其在照明方面的应用也跟著越来越受重视，加上OLED属于平面性光源，因此相较一般灯管以及LED的点状光源，OLED在发光效率上相对具优势。8、评价OLED性能的7个主要参数评价OLED性能的7个主要参数通常，OLED发光材料及器件的性能可以从发光性能和电学性能两个方面来评价。发光性能主要包括发射光谱、发光亮度、发光效率、发光色度和寿命；而电学性能则包括电流与电压的关系、发光亮度与电压的关系等，这些都是衡量OLED材料和器件性能的主要参数。1、发射光谱发射光谱指的是在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度，也称为荧光的相对强度随波长的分布。发射光谱一般用各种型号的荧光测量仪来测量，其测量方法是：荧光通过单色发射器照射于检测器上，扫描单色发射器并检测各种波长下相对应的荧光强度，然后通过记录仪记录荧光强度对发射波长的关系曲线，就得到了发射光谱。OLED的发光光谱有两种，即光致发光（PL）光谱和电致发光（EL）光谱。PL光谱需要光能的激发，并使激发光的波长和强度保持不变；EL光谱需要电能的激发，可以测量在不同电压或电流密度下的EL光谱。通过比较器件的EL光谱与不同载流子传输材料和发光材料的PL光谱，可以得出复合区的位置以及实际发光物质的有用信息。2、发光亮度发光亮度的单位是cd/，表示每平方米的发光强度，发光亮度一般用亮度计来测量。最早制作的OLED器件的亮度已超过了1000cd/，而目前最亮的OLED亮度可以超过140000cd/。3、发光效率OLED的发光效率可以用量子效率、功率效率和流明效率来表示。量子效率q是指输出的光子数Nf与注入的电子空穴对数Nx之比。量子效率又分为内量子效率qi和外量子效率qe。内量子效率qi是在器件内部由复合产生辐射的光子数与注入的电子空穴对数之比；其实，器件的发光效率由外量子效率qe来反映，可由下式来表示。外量子效率可以用积分球光度计来测量单位时间内发光器件的总光通量，通过计算来得出器件的外量子效率。激发光光子的能量总是大于发射光光子的能量，当激发光波长比发射光波长短很多时，这种能量损失就很大，而量子效率不能反映出这种能量损失，需要用功率效率来反映。功率效率p，又称为能量效率，是指输出的光功率Pf与输人的电功率Px之比。衡量一个发光器件的功能时，多用流明效率这个参量。流明效率l，也叫光度效率，是发射的光通量L（以流明为单位）与输入的电功率Px之比。其中，S为发光面积（），B为发光亮度（cd/），I和V分别为测量亮度时所加的偏置电流和电压，J为相应的电流密度（A/），流明效率的单位是lm/W。4、发光色度发光色度用色坐标（x，y，z）来表示，x表示红色值，y表示绿色值，Z表示蓝色值，通常x，y两个色品就可表注颜色。5、发光寿命寿命是指为亮度降低到初始亮度的50所需的时间。对商品化的OLED器件要求连续使用寿命达到10000小时以上，存储寿命要求5年。在研究中发现影响OLED器件寿命的因素之一是水和氧分子的存在，因此在器件封装时一定要隔绝水和氧分子。6、电流密度电压关系在OLED器件中，电流密度随电压的变化曲线反映了器件的电学性质，它与发光二极管的电流密度电压的关系类似，具有整流效应。在低电压时，电流密度随着电压的增加而缓慢增加，当超过一定的电压电流密度会急剧上升。7、亮度电压关系亮度-电压的关系曲线反映的是OLED器件的光学性质，与器件的电流电压关系曲线相似，即在低驱动电压下，电流密度缓慢增加，亮度也缓慢增加，在高电压驱动时，亮度伴随着电流密度的急剧增加而快速增加。从亮度电压的关系曲线中，还可以得到启动电压的信息。启动电压指的是亮度为1cd/的电压。9、OLED LCD工艺成本比较OLED设备投资少，工艺简单，生产成本低。这种看法是完全错误的，成本不在于工艺简单不简单，而在于各步工序的成品率。我一直想不通LCD投资怎么会比OLED多经常看到一些文章和评论认为与LCD比较，OLED设备投资少，工艺简单，生产成本低。这种看法是完全错误的，成本不在于工艺简单不简单，而在于各步工序的成品率。我一直想不通LCD投资怎么会比OLED多。LCD的主要设备投资在TFT，有源OLED不也是吗？大屏OLED同样是TFT，恐怕非晶还不行，达不到高亮度所需的电流。薄膜多晶硅TFT，光准分子激光退火一项就承受不了。 LCD属于电容型器件，对TFT的要求只有开关比一项，至于均匀性根本没有要求，只要电流超过10微安就行，相差超过2倍都没关系。况且一个象素只需一个TFT,而OLED至少需要2个，一般需要4个以上。OLED对TFT的要求很苛刻，开关比与LCD要求一样，导通电流大的多，一致性要求非常严格，否则显示就均匀不了。除了TFT，LCD其它工序的成品率几乎是100。而且LCD中两块板是分开做，前板即使不是100，也必然高于后板，因此成品率也不受任何影响。而OLED中，TFT成品率就低，而且沉积薄膜成品率也不高。更主要的是两者是串行的，成品率是两者之乘积，只要两者之一不是100，成品率就大大下降。这问题是固有的，根本无法克服，这一点上LCD有天然优势。有评论说PLED不用真空工艺，简单可靠，用喷墨技术异常简单，成本远低于LCD。我们不禁要问，为什么这么多年，PLED的市场化连OLED 都不如，只有样品，没有产品。个中原因可能很多，但有一个是致命的，即喷墨头的堵塞问题一直解决不了。喷墨用于一般打印，问题不大。一是用的时间少，堵塞几率低，二是堵了也没关系，一般人也不注意。用于PLED工艺中可不一样了，不间断的用，导致喷墨头堵塞几率大增。一块板上堵一次就是废品了，想想看，如果笔记本显示屏上有一个始终存在的亮点或暗点，你会买吗，除非半价差不多。这一问题已经被注意到了，但难以解决。更严重的是堵了一般不知道，有时又能恢复，全部工序完成后，一测才发现废了，而且一批全废。日本东芝和佳能推迟SED量产计划，原因很多，恐怕喷墨头堵塞是主要问题之一。 LCD近几年飞速发展，得益于TFT技术的突破。TFT突破的原因是，LCD对TFT的要求低，非晶硅就行，而非晶硅只要不受光照就行，因此采用了遮光结构，什么问题都解决了。关键是对其均匀一致性根本就没有要求，成品率极高。一个象素只需一个TFT，并且TFT导通电流小，器件宽度就小，所占面积小。为此有的设计成两个TFT并联，一个当备份儿，坏了还有一个，两个都坏的几率太小了，使得成品率达到惊人的高。OLED中TFT占的面积本来就大，况且至少需要两个，从原理上讲也不可能做备份儿，坏一个电流就减半，等于全坏。因此LCD飞速进展主要是原理简单决定的，其次才是TFT技术的进步。因此不梦想大屏取代LCD了，根本没这个可能。重点放在功耗小的便携是设备上才是正路，如果功耗进一步降低一些，就更好了。 10、OLED关键工艺OLED关键工艺氧化铟锡(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