《材料科学与材料世界》公选课论文

材料科学与材料世界材料科学与材料世界 公选课论文公选课论文 OLED显示技术的现状和前景 摘要 即有机发光二极管 又称为有机电激光显示 因具有柔软 透明 画质清晰 节能环保等特点 被视为 是下一代最具潜力的新型平面显示技术 因此从 年开始 这种显示设备在 播放器上得到了广泛应用 而对于同属数码 类产品的 与手机 此前只是在一些展会上展示过采用 屏幕的工程样品 还并未走入实际应用的阶段 但 屏幕却具备了许多 不可比拟的优势 关键词 优质 节能 潜力 一 正文伴随着有机发光材料和器件技术的不断成熟 有机发光二 极管 OLED 显示器逐步进入各个显示领域 OLED的原文是Organic LightEmitting Diode 中文意思就是 有机发光显示技术 1997年 Pioneer公司首次推出了单色OLED车载音响 使得有机显示 屏首次进入商业领域 时至今日 韩国Samsung和LG 日本Pioneer和SONY 台湾铼宝和悠 景等十多家公司建设了OLED量产线 实现了批量生产和销售 今年在美国举办的xxSID 信息显示协会 展会上 许多公司纷纷展出 了各种应用领域的OLED显示屏 涉及电视 MP 3 手机 车载 白光光源 可弯曲标价牌等 展品的颜色丰富细腻 亮度 对比度 解析度等都达到了历史新高 表明OLED在大尺寸 全彩色化 照明 柔性显示等技术和产业化方面的长足进步 OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同 它最大的特点是能自己发 光 因为OLED的正极是一个薄而透明的铟锡氧化物 ITO 阴极为金 属组合物 而它们将有机材料层 包括电洞传输层 发光层 电子传 输层等 包夹在其中 形成一个 三明治 接通电流 正极的电洞与阴极的电荷就会在发光层中结合 产生光 亮 根据包夹在其中的有机材料的不同 会发出不同颜色的光 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 OLED是一种全新显示技术 OLED是双载流子注入型显示器 对OLED的研究工作始于1960年代 1963年Pope报道了蒽单晶片在400 V电压的作用下的发光现象 直到1987年C W Tang 2 等人首次采用双层器件结构得到了高性能的 OLED后 OLED技术才引起各国专家的极大关注 特别是最近10年里 OLED技术取得了显著的进展 从2英寸的产品到 40英寸的样品均在陆续推出 与液晶显示器相比 OLED具有全固态 自发光 宽视角 高清晰 高亮度 高对比度 高响应速度 超薄 低成本 低功耗 耐低温 抗震 可实现柔性显示和双面显示等特点 被认为是理想和有潜 力的下一代平板显示技术 OLED按照所采用有机发光材料的不同 可分为小分子OLED 基于小分 子有机发光材料 和高分子OLED 基于共轭高分子有机发光材料 简 称PLED 美国柯达与英国剑桥显示技术公司分别为小分子OLED和PLED的先行 者 拥有80 以上的专利 OLED按照驱动方式的不同 还分为有源矩阵驱动 AMOLED 和无源矩 阵驱动 PMOLED PMOLED技术比较成熟 已在小尺寸OLED产品中大量采用 但是该技 术受到扫描行数的限制 不可能用于大尺寸显示 目前 大尺寸AMOLED驱动技术还不成熟 成品率低 仍处于研发阶 段 OLED是一种全新显示技术 它最大的特点是能自己发光 OLED的正极是一个薄而透明的铟锡氧化物 ITO 阴极为金属组合物 而将有机材料层 包括电洞传输层 发光层 电子传输层等 包夹 在其中 形成一个 三明治 接通电流 正极的电洞与阴极的电荷就会在发光层中结合 产生光 亮 根据包夹在其中的有机材料的不同 会发出不同颜色的光 同现在的TFT LCD相比OLED具有的优势在于 1 OLED器件的核心层厚度很薄 厚度可以小于1毫米 厚度为液晶 的1 3 2 OLED器件为全固态机构 无真空 液体物质 抗震性好 可以适 应巨大的加速度 振动等恶劣环境 3 主动发光的特性让OLED几乎没有视角问题 OLED的亮度为100000cd 平方米 而目前最好的笔记本的TFT亮度为3 50 400cd 因此 OLED在很大的角度内观看 显示画面不失真 4 OLED器件单个像素的响应速度是液晶元件的1000倍 可以实现精 彩的视频重放 5 低温特性好 在零下40度能正常显示 而液晶在低温显示效果不 好 6 对材料和工艺的要求比LCD减少约1 3 成本将会更低 7 发光转化效率高 且不需要处在光源 能耗比液晶低 8 OLED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 作为一种优秀的显示技术 OLED显示屏的可视度和亮度都比较高 并且具有反应快 重量轻 厚度薄 构造简单等特点 因此 除了 在传统数码应用领域向传统的CRT和LCD发起了强有力的挑战外 还 可以凭借自己具有柔性设计的独特性能开辟新的市场 如电子纸 可折叠电视和笔记本电脑等 不过在现阶段 OLED要想全面取代LCD还要假以时日 而且TFT LCD技术也并非停滞不前 液晶面板厂家也花费了很大的力量来提高 产品的可视角度 亮度 对比度 响应速度 所以 等到两者都在主流市场拼杀时 实力只怕也在伯仲之间 OLED显示原理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 E TL 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TFT LCD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 OLED照明应用技术与其它照明光源相比 以平面发光为特点的OLED 具有更容易实现白光 超薄光源和任意形状光源的优点 同时具有 高效 环保 安全等优势 因此 白光OLED作为一种新型的固态光源 在照明和平板显示背光 源等方面展示了良好的应用前景 市场调研公司NanoMarkets预测 使用OLED的照明市场的产值规模在 xx年将扩大至10亿美元 目前 高效率 长寿命的白光器件的研究是OLED在照明领域发展的 重点 磷光材料由于具有高效特征 因此在白光照明领域被广泛看好 白光OLED的发展目标 是成为真正的低成本 高效率 长寿命的平 板白光光源 在过去十多年的研究工作中 白光OLED在效率和寿命方面都取得了 长足的进步 但距实用化和商品化还有一定的距离 白光OLED面临的挑战是提高器件在高电流工作状态下的效率和寿命 新材料和新结构的开发和使用有望解决这两方面的困难 近年来 欧美各国在OLED照明领域投入相对大的资金 GE UDC Osram公司获得了美国政府的项目支持 开发OLED照明技 术 美国能源部在OLED照明光源技术发展规划中指出xx年 用于照明的 白光OLED效率将达到50lm W 寿命超过5000小时 xx年 其效率将 达到150lm W 寿命超过1万小时 制作成本也会大幅下降 我国OLED产业发展现状同国际前沿有机发光显示技术比较 我国还 存在明显的一些技术差距 突出表现为有机发光红绿蓝三色材料解决方案不完善 无法提供具 备实用性的蓝光发光材料我国在OLED产业上的发展也十分迅速 磷光材料的红绿蓝三色实用化材料还没有开发成功 由于我国TFT技术发展滞后 面板的制备技术薄弱 生产管理经验积 累不足 因此在有源OLED的生产工艺开发方面难度较大 同时也缺 乏生产管理人才 这是我国OLED产业化建设的弱点 总之我国OLED上下游产业链尚不完备 OLED高素质的技术和管理人 才紧缺 政府和企业对OLED的资金投入不够等都制约了我国产业化 的进展 我国没有OLED生产设备的制造厂商 关键设备在日本 韩国 欧洲 企业手中 除此之外ITO玻璃 光刻胶等原材料 也都存在类似的问题xx年 国 内信利半导体引进了一条小批量OLED生产线 目前正在进行产品及 市场方面的开发 xx年10月份投产 主要生产无源OLED xx年11月6日 清华大学和北京维信诺公司在昆山建立了我国内地首 条OLED大规模生产线 投资金额预计达7 5亿元人民币 清华大学和维信诺的OLED产业化发展规划包括两个阶段第一阶段建 设两条中小尺寸OLED生产线 xx xx年建设第一条OLED大规模生产 线 xx年前后再建设第二条生产线 产品主要用于手机 MP3播放器 车载显示器和数码相机上 两条生产线产能开辟后 年产中小尺 寸OLED器件将达2000万件左右 年产值约为12亿元人民币 第二阶段将根据市场和技术发展情况 在xx年后投资建设1条大尺寸 OLED生产线 产品拓展至10英寸以上的全彩显示器 这是十分令人 所期待的 OLED前景展望据市场研究公司iSuppli发表的研究报告称 xx年全球 OLED 有机发光二极管 电视机出货量将从xx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 xx年全球OLED电视机的销售收入将从xx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 尽管到目前为止 OLED的寿命 光效和价格问题尚未得到彻底解决 但是随着技术进步 这些制约OLED发展的瓶颈都将得以突破 从目前显示技术的发展趋势来看 OLED无疑是会带来显示产品集体 换代的一项新技术 现在主要的技术突破还在于大尺寸工艺 色彩 以及使用寿命 不过目前萎靡的液晶市场或许会激发厂商们尽早提速OLED大面积进 入市场的决心 提速OLED的研发及生产工艺的改进或许已经在厂商 们的计划之内 当然我们不能指望OLED不久会以一种低价格的姿态进入市场 任何 一种革命性的新技术均随着市场及技术的成熟才渐渐地平易近人 这段时间往往需要几年 OLED的前景是十分让人看好的 OLED超薄柔软可卷曲的特性使其的应用方向更广 超低的功耗更符 合目前时代发展的需求 我们可以预见 在不远的将来 便是OLED大放异彩之时 二 结语随着有机发光显示技术的进一步发展 信息量更加丰富的 有源驱动OLED显示器 柔软的OLED显示屏以及可用于照明的OLED光 源将在不久的未来给我们创造更加丰富多彩的世界 OLED具有十分广阔的应用前景 在显示领域 OLED不仅可以用于手机 MP3 MP 4 数码相机 GPS PDA 3G通信终端 壁挂电视 台式和笔记本电 脑 家电 工业仪表等民用产品领域 OLED更是一种理想的显示器 有着更加广泛的应用前景 与此同时 OLED是目前所有显示技术中 唯一可制作大尺寸 高亮 度 高分辨率软屏的显示