有机EL面板的大型化之路显露曙光
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利用有机化合物的EL(electroluminescence)现象的元件。
除已经实际用于显示器外,最近在照明用途的进展也备受关注。
显示器采用有机EL的产品为有机EL面板。
有机EL面板与液晶面板不同,不需要背照灯。
且无需像PDP(Plasma DisplayPanel)和FED(Field Emission Display)那样的真空构造。
只需要在玻璃底板上形成薄膜即可制成,因此更有利于薄型和轻量化。
响应时间只需数μ秒,视角可达170度以上也是有机 EL 的优点。
有机EL面板可依材料的发光方式分为两种。
一种是由排列成格子状的电极,使有机EL材料呈线状发光的无源矩阵型(又称单纯矩阵型)。
另一种是采用 TFT 底板使有机EL材料发光的有源矩阵型。
无源矩阵型已有用于便携式音乐播放器和车载音响设备的实例,有源矩阵型在手机的主屏和平板电视等领域也实现了产品化。
用于照明用途的有机EL称为有机EL照明。
以前就一直在进行研究开发,近来亮度和寿命等特性达到了可用于照明的水准,有机EL照明的实现指日可待。
有机EL照明具有此前照明所没有的几个特点。
例如可实现“面发光”、“透明”以及“薄型及轻量”等。
由于可实现面发光,预计比较容易实现使墙壁和天花板整体发光的壁照明。
面发光是荧光灯等具备的特点,如果利用导光板等光学部件,LED也可实现。
不过,有机EL照明为光源自身面发光,而且其形状没有限制。
可在确保薄型的前提下,将发光面大幅扩展数十cm2~1m2以上。
相对于荧光灯和白色LED照明器具的优点有机EL照明器具的面发光特点是相对于其它照明技术的一大特点。
与荧光灯和白色LED照明器具相比,除了面发光以外,还拥有很多有机EL照明器具独自的特点。
关注有机EL透明特点的多为欧洲厂商。
实现透明性能不仅能够提高装饰性,还意味着生活环境中的玻璃和塑料有可能直接用作照明器具。
如果将其作为前照灯,还可弥补电子纸当周围较暗时显示面难以看清的缺点。
有机EL薄型及轻量的特点相对于现有照明产品来说也是一大优势。
LED 强敌横空出世,且看有机EL 照明的起舞
发光面板的产品化虽在进展,但市场却并未扩大,有机EL 照明仍停留在长长的跑道上。
然而,终于出现了起飞的迹象。
为之开了绿灯的,是大厂商的加入和发光效率接连不断的技术革新。
很多厂商都确立了目标:2 年
内发光效率超过高效率荧光灯达到100lm/W,3 年内使全部照明器具的发光效率达到与LED 照明相当的130lm/W。
发白色光的有机EL 照明的起飞,即全面开始普及的日子近在眼前(图1)注1 )。
图1:各公司的最新面板
主要的有机EL 照明面板如图所示。
(a)为Lumiotec 面板,(b)为松下的87lm/W 面板,(c)为KONICA MINOLTA ADVANCED LAYERS 的柔性面板,(d)为住友化学面板,(e)为荷兰皇家飞利浦电子面板,(f)为ASON TECHNOLOGY 面板。
(g)为用三菱化学的面板制作的椅子。
照片除(a)和(g)以外均由各公司提供。
注1)有机EL 照明还有红色和蓝色等发单色光的面板,但本文中若。
利用EL(electro-luminescence, 电致发光)现象的显示器。
EL为向某种材料加载电压后,该材料发光的现象。
EL显示器的发光材料包括有机材料和无机材料。
采用有机材料的是有机EL显示器。
有机材料与无机材料相比,具有驱动电压低、容易实现彩色显示等优点。
因与普通LED一样,利用了根据电子与正孔的注入再结合产生的发光现象,因此也被称为OLED(organic light emitting diode, 有机发光二极管)。
有机EL显示器与液晶显示器相比,具有以下几个优点。
首先,由于是利用发光现象,因此对比度高、视角广。
另外,响应时间短。
有机EL显示器实现全彩显示的方法大致有两种。
分别为使用R(红)、G(绿)、B(蓝)3种发光材料的方法,以及与白色发光的有机材料配合使用彩色滤光片的方法。
有机EL材料包括低分子材料和高分子材料。
使用低分子材料的有源矩阵型全彩有机EL显示器作为数码相机的显示屏已于2003年上市。
不过,低分子有机EL因制造时利用真空蒸镀技术,画面很难大型化。
因此,各公司还在推进开发使用高分子材料的有机EL显示器。
高分子有机EL因制造时使用印刷技术,可抑制扩大显示画面时的成本增加。
有机EL显示器的最大课题是产品寿命。
存在着提高亮度,寿命就会大幅缩短的问题。
曾有公司尝试通过改进面板构造及制造工艺等来延长寿命。
电视用途方面,2007年10月索尼全球率先实现了11英寸有机EL电视的量产化。
不过,目前电视领域几乎不使用有机EL显示器。
而面向手机等的小型有机EL显示器则在稳步进行量产。
全球首款有机EL电视——索尼的“XEL-1”。
(点击放大)可以看到屏幕后方的14英寸透明有机EL显示屏(韩国三星移动显示器)。
(点击放大)4.5英寸可弯曲柔性有机EL显示屏(韩国三星移动显示器)。
(点击放大)。
有机EL技术显示出巨大潜力2013/06/26 00:00一项技术创新为有机EL显示器的大型化和柔性化作出了巨大贡献有机EL显示器方面,最近的市场预测突然变得乐观起来,其最大原因是,在显示器领域,像素驱动电路、即用于背板的TFT方面出现了创新技术。
截至目前,有机EL显示屏虽在量产5英寸以下的小尺寸产品,但一直无法实现大型化。
虽说2009年前后东芝及LG电子等公司也曾表示要推出30英寸有机EL电视,但最后却以失败告终。
有机EL显示器之所以很难实现大型化,是因为存在多项技术课题,但最大原因是,此前小型显示器的主流技术——低温多晶硅(LTPS)TFT技术存在尺寸增大时良率会急剧下滑的课题。
最近,由于氧化物半导体——InGaZnO TFT技术逐渐接近实用化水平,背板的大型化障碍也开始消除。
于是,有机EL显示器开始掀起大型化热潮。
以LG电子为首,显示器厂商普遍都开始生产55~56英寸产品,友达光电甚至还生产出了65英寸有机EL电视。
除了三星电子的55英寸有机EL电视之外,绝大部分大屏幕有机EL显示器都在背板中采用了InGaZnO TFT或者类似技术。
InGaZnO TFT还有一大优点,那就是制造工艺所需温度较低,可轻松制造出柔性显示器。
采用InGaZnO TFT的14.7英寸(属于比较大的尺寸)有机显示器薄膜也已经被试制出来。
InGaZnO TFT还开始被用于实现液晶显示器的大型化,有机EL显示器只靠增加尺寸的话,无法在市场上成为液晶显示器的竞争对手。
但在柔性化方向的研发方面,有机EL显示器却走在了液晶显示器的前面。
如果能够以有机EL技术实现大屏幕柔性显示器,就能走出以大型化和高精细化为中心的竞争,并有望迅速消除笼罩在有机EL领域的闭塞感。
这就是有调查公司做出乐观的市场预测的背景。
当然,实现大型化及柔性化所需要的技术并不仅仅只有InGaZnO TFT。
目前的大型有机EL电视还存在耗电量等多项严重的技术课题。
探讨下一代显示技术及其产业发展1 有机EL优点及发展历程有机EL有着显著的优点,即轻薄如纸,可弯曲,俗称“电子纸”,挂在墙上,不用时可卷起来,它以全固态、主动发光、高对比度、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作温度范围宽,正作为新一代显示技术快速崛起。
其优点具体有以下八个方面:(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)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。
(4)发光效率更高,于相同亮度的影像,根据Bartleson-Breneman效应,当背景变暗时,图像显得更亮,即灰度更小;当背景变亮时,图像显得更暗,即灰度更大。
由于高对比度和高色域,有机EL比LCD的感知亮度更高。
这也意味着前者的功耗更低,且有机EL的功耗基本只随着显示图像的亮度变化。
(5)低温特性好,在-40℃时仍能正常显示,而LCD则无法做到。
(6)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。
(7)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。
(8)制造工艺简单。
早在1997年日本东北先锋株式会社(Pioneer)就正式量产应用在汽车音响的单色绿光有机EL显示器。
从2001年开始NEC、富士通等厂商在其手机上使用有机EL显示屏,2004年以后有机EL显示屏陆续出现在sony的PDA或Toshiba的gigabeat mp3随身听上,由于相中有机EL的优点,2006年Sanyo的Xacti DMX-HD1数字摄影机也采用其为显示屏,这些都是有机EL实际商品化的实绩,证明有机EL在小尺寸的运用上确实有其优势,也说明了小尺寸的有机EL 显示器已经发展成熟。
相比小尺寸,大尺寸有机EL显示器开始并不顺利,索尼公司曾于2007年12月1日推出了全球第一台有机EL电视XEL-1,但在其后的商业化时遇到了极大困难,导致有机EL电视长期在市场上沉寂。
面板显示技术与化学的结合随着科技的迅猛发展,面板显示技术已经逐渐渗透到我们生活的方方面面。
智能手机、电视、电脑、甚至汽车中都离不开该技术。
而在这一过程中,化学也显得尤为重要,成为推动显示技术发展的重要力量之一。
从液晶显示器(LCD)到有机发光二极管(OLED)、量子点显示(QLED),无不体现了化学在制造材料、改善性能等方面的重要作用。
本文将深入探讨这一领域中化学的作用,以及未来的发展前景。
面板显示技术简介面板显示技术主要包括液晶显示(LCD)、有机发光二极管(OLED)以及量子点显示(QLED)等。
它们各自有着不同的工作原理和应用场景。
液晶显示(LCD)液晶显示技术是利用液晶材料在电场作用下改变分子排列,从而调节光的经过程度来显示图像。
液晶材料是一种具有双折射性质的化合物,其关键原料通常是染料和聚合物。
在多层玻璃中加入这些液晶材料,并通过偏振片形成图像输出。
有机发光二极管(OLED)OLED技术利用了有机材料在电流通过时自发光的特性。
每个像素都是一个发光二极管,由小分子或聚合物构成。
在这种技术中,化学材料的选择和设计至关重要,不同的材料组合能够影响发光效率、色彩饱和度和使用寿命。
量子点显示(QLED)量子点技术则是通过使用纳米级的半导体颗粒来实现更高的亮度和更广的色域。
这些量子点能在照射到不同波长光线时,自身发出相应颜色的光。
相较于传统LCD和OLED,量子点技术依赖于半导体化学的不断进步与改良。
化学对面板显示技术的重要性化学在面板显示技术中的应用是多样而广泛的。
以下将重点探讨几个方面。
材料合成与改良面板显示器中的液晶材料、有机发光材料和量子点材料都依赖于先进的化学合成工艺。
例如,在液晶显示中,合成新型液晶分子可以提供更高的响应速度、更好的温度稳定性,最终提高屏幕的整体表现。
同时,对有机发光二极管中材料结构进行微调,可以有效降低电流密度,提高发光效率。
垂直整合生产过程现代面板生产往往涉及多个化学过程,从基础材料的提取到复杂反应,中间还包括配方混合、薄膜沉积等步骤。
吸湿薄膜将用于有机EL面板
大因
【期刊名称】《印刷杂志》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】口本共同印刷公司为了将吸湿薄膜应用于太阳能电池模块和有机EL面板,一直坚持开发。
在东京有明围际展会上,芡同印刷公司展示了将吸湿薄膜用于太阳能电池模块的实例。
在太阳能电池单元的背面覆上吸湿薄膜,并用树脂和玻璃封装形成模块,即使将其放置在85℃、湿度85%的条件下3000个小时后,
【总页数】1页(P76-76)
【作者】大因
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.有机EL面板的大型化之路显露曙光
2.NEC照明公司开发出透明有机EL照明面
板3.日企开发出发光效率超过1301m/W的柔性有机EL照明面板4.吸湿环境对
石英纤维增强环氧树脂面板/PMI泡沫夹层结构复合材料吸湿行为的影响5.索尼与松下合作开发有机EL面板对抗韩企
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有机EL面板的大型化之路显露曙光(一):LG积极推进2010/02/01 00:00“超越CRT的显示性能”,“可表现终极黑色”,“厚度只有数mm,能够实现超薄”……因其出色的性能,有机EL面板很早被看作是平板电视显示面板的“真命天子”。
2007年10月,索尼实现了全球首款11英寸有机EL电视的量产。
但是之后便再无下文。
2007年,东芝、韩国三星电子等电视厂商都曾表示在2009年左右量产有机EL电视。
但至少到2009年年底,二公司均还没有向市场投放有机EL电视的迹象注1)。
注1)东芝2007年12月宣布2009年量产30英寸以上大型有机EL电视的计划已明确延期。
LG积极推进大型化看似停滞不前的电视用大型有机EL面板。
其实现在研发又再度活跃起来。
其中最为明显的是韩国LG集团。
韩国LG电子于2009年8月发布了15英寸有机EL 电视并于同年12月在韩国上市销售。
售价300万韩元(按1元=170韩元换算约合1.76万元)。
这款电视配备的有机EL面板由同一集团的韩国LG显示器开发。
峰值亮度为450cd/m2,对比度为10万:1以上,色彩表现范围高达NTSC比98%。
TFT(TFT=thin filmtransistor)驱动元件中使用的材料为利用“SPC(solidphase crystallization)”高温工艺结晶化的多晶硅。
有机EL发光层的R(红)、G(绿)、B(蓝)三色发光材料分别借助真空荫罩蒸镀独立成膜。
并且通过采用腔体(多重反射干涉)结构*,扩大了色彩表现范围。
*腔体结构:利用正极与负极间反复出现光反射时的干涉效果提高有机EL材料发光的色纯度和强度的方法。
但RGB三色发光层的厚度偏差需要控制在数%以下。
LG显示器已开始制造手机用小型有机EL面板。
并且公开了2010年第一季度启动新的有机EL面板生产线的计划,对扩大规模不遗余力。
另外,LG显示器除了在2009年6月与有机EL材料供应商出光兴产达成业务合作协议外,还于2009年12月宣布收购有机EL面板的开发先锋美国伊士曼柯达(Eastman Kodak)的有机EL业务,显示了强化技术开发的态势注2)。
注2)2009年12月LG集团已就收购柯达的有机EL业务达成了一致。
最终的收购主体预计将从LG电子、LG显示器、LG化学中产生。
这一系列措施的背后,是因为LG显示器明确表示将分别在2010年量产20英寸级、在2011年量产30英寸级、在2012年量产40英寸级大型有机EL面板。
该公司OLED销售及市场营销副总裁Won Kim坚定表示:“虽然价格会不菲,但到2012年,消费者将能够购买到40英寸级有机EL电视”。
小型有机EL面板市场稳步扩大LG集团之所以积极发展大型有机EL面板,是因为于小型有机EL面板的需求旺盛。
手机、智能电话、便携式媒体播放器、数码相机等众多便携设备开始全面配备有机EL面板(图1)。
这些影像便携产品选择有机EL面板是因为“其高超的显示性能容易面向用户宣传”(DisplaySearch中小型FPD总监早濑宏)。
2009年11月,卡西欧计算机与凸版印刷宣布成立新公司,量产用于数码相机等产品的小型有机EL面板。
涉足有机EL面板业务的厂商也开始增加。
图1:不断渗透的有机EL现在,以手机和智能电话为中心,有机EL面板已开始全面普及。
另一方面,虽然配备于台式设备的道路还颇为艰难,但进入2010年后,面板的大型化将进入视野。
根据显示器调查公司DisplaySearch的资料,2009年有机EL面板的供货总额约为8.45亿美元(图2)。
其中,手机主屏使用的有机EL面板约为5.21亿美元,约占供货总额的61%。
到2016年,手机主屏使用的有机EL面板的供货额有可能扩大到目前的5倍以上,达到约28.2亿美元。
图2:手机与智能电话带动市场各类配备有机EL面板设备的供货金额预测。
在2011年前,将主要是手机主屏(含智能电话)带动市场。
另一方面,预计电视领域有机EL的市场将在2011年后逐渐扩大。
此图根据DisplaySearch资料制作随着量产的推进,业内第一大厂商韩国三星移动显示器(Samsung Mobile Display,SMD)已将量产成品率“稳步提高到了QVGA(320×240像素)级为80%,VGA(640×480像素)级为60%的地步”(DisplaySearch早濑)注3)。
可以说,提高量产的技术经验正在扎实地积累。
(未完待续记者:佐伯真也)注3)SMD的VGA面板采用的是将RGGB亚像素作为两个像素的排列方式。
上接有机EL面板的大型化之路显露曙光(一):LG积极推进(二):照明用途是另一推动力/news/flat/49565-20100110.html照明用途是另一推动力有机EL面板大型化的另一推动力是有机EL照明市场的形成。
拥有“面发光”、“透明”、“轻&薄”等特性的有机EL照明,其用途可以有别于荧光灯、白炽灯泡等现有光源,以及因节能发展而来的白色LED,因此,新厂商纷纷涉足(参考文献1)。
参考文献1)野泽:“有机EL瞄准照明领域“主角””(《日经电子》2008年11月3日号,no.990,pp.87-97.)有机EL照明的量产化动向之活跃甚至超过了小型有机EL面板。
在日本国内,除Lumiotec预定于2010年1月启动量产外,柯尼卡美能达控股也于2009年11月宣布将斥资35亿日元建设试制生产线。
在海外,荷兰飞利浦电子(Royal Philips Electronics NV)、美国通用电气(General Electronic)等公司也计划量产。
根据DisplaySearch的预测,有机EL照明市场将于2010年萌芽,在2016年扩大到约28.38亿美元。
小型有机EL面板的量产扩大和有机EL照明的普及有望推动大型有机EL面板的实用化。
这源于二者可以共享大部分材料和元件,以及量产成品率提升技术的积累。
能否乘环保热之东风?进入2009年,“节能”、“环保”逐渐成为平板电视竞争的重要要素,也推动着大型有机EL面板的实用化(图3)。
例如,索尼于2009年1月发布了功耗比原来减少40%的液晶电视“BRAVIA VE5”系列。
夏普于2009年9月投产了配备白色LED背照灯,以画质、节能为卖点的“LED AQUOS LX”系列。
考虑到消费者环保意识的提高,这种趋势今后很可能继续。
图3:以“环保”热为背景展开攻势有机EL电视仅靠“漂亮”、“超薄”上难以对液晶电视形成优势。
自发光的有机EL面板更易于宣传“环保”。
而采用背照灯光源的液晶面板可以说存在节能极限。
有机EL面板的胜算在于“液晶面板在构造上存在低功耗化的极限”(日本液晶技术人员)。
液晶面板是利用电压控制液晶分子,通过部分透过或阻断背照灯光线的方式显示灰度。
不仅构造复杂,拥有TFT、液晶层、彩色滤光片、偏光板(2片)、玻璃底板(2片)多个部件,每个部件的环节背照灯光线都会损耗。
“现有液晶面板的背照灯光线透射率只有5%左右。
大幅提高极其困难”(同上)。
而有机EL面板是自发光元件,原理上损耗较小。
“只要提高发光材料的效率,有机EL 面板的功耗还能降低”,“功耗应该低于液晶面板”,很多有机EL技术人员都这样认为。
在这种情况下,各厂商纷纷重整旗鼓,开发用于电视的大型有机EL面板。
除前面提到的LG显示器,索尼也在2009年11月召开的业务说明会上重申了向有机EL面板等自主显示器开发持续投资的决心。
全球最大的电视厂商三星电子至今为止尚未公布大型有机EL面板的量产计划。
但该公司旗下最大的小型有机EL面板制造商SMD却几乎独霸了有源矩阵型有机EL面板生产份额(图4)。
可以说,该公司积累了最为雄厚的有机EL面板生产经验。
因此,不断有预测指出:“韩国三星电子可能会把现在用于第5代液晶面板的生产线改造成电视用有机EL面板生产线”(多位精通电视行业的分析师)注4)。
(未完待续记者:佐伯真也)注4)生产液晶面板使用的玻璃底板按照面积增大的顺序称为第1代、第2代等等。
第4代为730mm×920mm,第5代为1100mm×1300mm,第6代为1500mm×1800mm,第8代为2160mm×2400mm。
图4:SMD独领有源矩阵市场图为有机EL面板市场上厂商金额份额情况。
2009财年,率先量产有源矩阵方式有机EL面板的三星移动显示器,估计金额份额会占到7成以上。
此图根据DisplaySearch资料制作。
(三):大型化及低成本化技术稳步前进/news/flat/49566-20100110.html大型化不会一蹴而就话虽如此,有机EL面板的大型化仍面临着必须逾越的难关。
其中之一就是大型化和低成本化量产技术的确立。
这也是各厂商在展会上发布的20英寸以上有机EL电视/面板止步于试制品的一大原因(图5)。
现在,中小型有机EL面板采用的TFT和成膜工艺无法直接应用于大型面板。
但对这个问题本文已经出现了若干解决方法。
阻碍实现大型有机EL面板的最大课题在于作为其竞争对手的液晶面板迅速实现了高性能化和低成本化(图3)。
因此,“凭借…高画质‟、…超薄‟等有机EL面板的原有特征很难相对于液晶电视形成优势”(某有机EL技术人员)。
图5:20英寸以上有机EL电视仅有试制品各电视、面板厂商都曾在学会和展会上展出过20英寸以上大型电视试制品。
但实际量产的电视仅有11英寸(索尼)和15英寸(LG电子)两款。
在液晶面板大屏幕化、高精细(1920×1080像素)化开发告一段落的2007年后,高画质化和薄型化便快速发展。
背照灯光源从过去的冷阴极荧光管(CCFL)转换为LED,这使得其显示性能逐渐达到了不逊于有机EL面板的水平。
例如,多数配备直下型LED背照灯的液晶电视在显示影像时达到了对比度100万:1,色彩表现范围NTSC比100%以上。
其性能高于前面介绍过的LG电子的15英寸有机EL电视。
使用边缘发光型LED背照灯的产品最薄处不到20mm。
有机EL电视虽然能够进一步实现高画质化和薄型化,但二者之差却很难向用户宣传。
因此,大型有机EL面板很有可能首先在不与液晶面板形成竞争的用途上普及。
2009年10月举办的“FPD International 2009”上展出了几款这样的试制面板(图6)。
LG显示器与SMD合作开发的是可以看透面板的“透明显示器”。
该显示器的正极/负极均使用透明材料,面板两侧采用透光结构。
“设想用于数字招牌等公共用途”(LG显示器)。
图6:LG显示器与SMD开拓有机EL的特有用途LG显示器与SMD正在开发透明及可弯曲有机EL面板。
可以说,这些是液晶面板难以实现的有机EL面板独有的用途。
此外,LG显示器还发布了对比度高、可视性好的“医用显示器”。