浅析OLED的产业化发展潜力和应用前景

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姓名：***

学号：**********

班号：09203022

浅析OLED的产业化发展潜力和应用前景

何曼杰 学号：0942032169

(四川大学化学学院，四川成都 610225)

摘要：2007年12月份索尼公司推出了第一款可用于商品化的OLED电视，此举轰动一时。此后，大尺寸AMLOED的出现在柔性显示领域前途似锦。本文着重对OLED 显示和照明两大产业的现状、应用领域、市场前景、技术发展进行了详细的综述。此外，对当前我国OLED产业存在的问题和OLED未来的发展趋势进行了总结和展望，同时提出了我国OLED产业发展的建议。

关键词：OLED；有源有机发光二极管；显示器；照明；发展现状

The Outstanding Status Potential of OLED Displays for Applications

HE Man-jie Student ID:0942032169

(Chemistry academy of Sichuan University,Chengdu Sichuan 610225,China)

Abstract : Despite all the buzz surrounding Sony's launch of the first

commercial OLED TV in December 2007.Then,the large- sized AMOLEDhold

great promise for use in flexible displays.The status, market prospects and

technological development of the OLED display and lighting industries were

described in detail by this article. Moreover, the current problems of China's

OLED industry and OLED's future development trend were summarized and

predicted. Finally the suggestions for the development of china's OLED industry

were proposed.

Keywords: organic light-emitting diodes (OLED)AMOLED ;display;

illumination ;development status.

引言

OLED (organic lighting-emitting diodes，有机发光二极管)因在过去的几年中，有机发光二极管显示器以其突出的优势，被认为将成为下一代主流平板显示器(其在面光源照明方面同样具有发展力)。由于OLED 的全固态性、高亮度、宽视角、低功耗和宽工作温度等特性被认为是最具发展前景的显示技术之一[1-4]。作为全固化的显示器件，OLED的最大优点之一是能够实现柔性显示，制成人们梦寐以求的可折叠的电子报刊、可卷曲的墙壁电视和可穿戴的显示器等，淋漓尽致地展现出有机半导体的魅力[5-6]。将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术[7]，同时，由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，随着OLED技术的日渐成熟，OLED的发光效率和使用寿命在过去十几年里取得了极大的进步，OLED 将逐渐应用于特殊照明领域。随着OLED的一些技术障碍的破除以及制造费用的降低，OLED还具有应用于普通照明领域的潜力，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景[8]。

1988 年， C.W.Tang 在柯达公司（Kodak）从事OLED的相关研究工作，推出了第一个小分子OLED发光器件，之后的10～15 年间，OLED 的研发产生了第一次变革。在此期间，研究者们就已经认识到了OLED 作为显示器的巨大潜力，然而，无源驱动方式限制了它的发展。在近10 年间，OLED 的第二次产业化进程中，研究重心集中到了有源驱动开发，如：AMOLED。

有源矩阵OLED（AM- OLED）是一种自发光显示器件，它与有源矩阵液晶显示器（AM- LCD）相比可获得更好的画面质量———包括亮度、彩色度、对比度、视角以及响应时间。AM- OLED 是一种薄膜固态器件，这使得它更易于用于柔性显示，因为它的制造工艺相对简单，同时也减少了由于显示器几何结构形变带来的误差。然而一般而言AM- OLED 的量产仍需克服诸多技术难关。如将AM- OLED 用于柔性显示，要考虑的技术问题会更多。

本文主要讲述了OLED 显示器在图像质量方面的优势，此点将是OLED 发展成为主流电视显示器的必备因素，以及其现状及潜在应用、在中国大陆及国外的产业化进程和市场前景；同时针对0LED固态照明的研发现状，以及获得实际应用所必须克服的技术问题进行讨论。

1 — OLED概述

1.1 显示器

1.1.1显示技术发展

进入21 世纪，人们需要性能更好、更能符合未来生活需求的新一代平板显示器，以迎接所谓的“4C”，即计算机(computer)、通信(communication)、消费电子(consumer electronics)、汽车电子(carelectronics)以及“3G”时代。尤其未来的趋势是要在轻巧的柔性体上输送大量的信息和影像，而现今的平板显示器显然已不符合需求[1]。显示技术在经历了CRT、LCD、PDP 技术之后，正向大面积、超薄、低成本、柔性等方面发展。OLED因自身多项优点，符合未来平板显示技术的发展方向。显示技术发展历程如图1 所示。因此，有专家称二十一世纪最有“钱景”的产业，就是拥有“梦幻显示器”之称的“OLED”。

2009年10月底，在深圳举办的第六届国际半导体照明展览会暨论坛上，OLED作为一项崭新的照明技术，吸引了众多参观人员的注意。作为国内生产OLED显示产品的第一家高新技术企业，维信诺在展会上展出了其最新的OLED装饰照明产品，标志着维信诺已经实现了OLED照明技术向产业的转化，正式进入照明领域。但由于目前其成本造价比较高，预计至2020年时，因OLED照明辉度、发光效率、价格等将与LED更为贴近，将为一般照明市场消费者所接受，市场规模将达80亿美元，占整体照明市场比重约1成以上。2008年OLED显示器占有平板显示器不到1%的市场份额，预计2015年将达到5%，年复合增长率达到40%，远高于平板显示器市场3%的增长水平。A股上市公司建议重点关注OLED研发的领先者四川长虹、其次可关注展开OLED领域技术研究的南京高科。

1.2 OLED显示特点与分类

有机电致发光(Organic Electroluminescent Light)简称为OEL。根据使用有机功能材料的不同，OLED器件可以分为两大类：小分子器件和高分子器件。一个是分子量在500～2000之间的小分子有机发光二极管(Organic Light

Emitting Diode)简称为OLED或SM-OLED其发展较早（1987年），而且技术已经达到商业化生产水平；另一个是分子量在10000～100000之间的高分子(又称聚合物)有机发光二极管(Polymer Light-Emitting Diode)简称为PLED或P-OLED，其发展始于1990年，目前该技术尚未成熟。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、Dow Chemical、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（Cambridge

DisPlay Technology）和美国的Uniax公司拥有。

根据驱动方式的不同，OLED器件可以分为无源驱动型（又称被动驱动PM，PassiveMatrix）和有源驱动型（又称主动驱动AM，ActiveMatrix）两种。无源驱动型不采用薄膜晶体管（TFT）基板，一般适用于中小尺寸显示；有源驱动型则采用TFT基板，适用于中大尺寸显示，特别是大尺寸全彩色动态图像的显示。目前，无源驱动型OLED技术已经比较成熟，商业化的产品都是无源驱动型；有源驱动型OLED技术发展很快，如三星笔记本电脑就采用了AMOLED。但目前还没有大量商品流通于市场。

OLED显示器件具有的主动发光、发光效率较高、功耗低、轻、无视角限制等优点，被业内人士认为是最有可能在未来的显示器件市场上占据霸主地位的新一代显示器件。作为一项崭新的显示技术，OLED免不了还存在很多不足，其材料、器件寿命、良品率等还有待于进一步研究、提高，应用领域也有待于进一步扩大，这就为今后的科研探索提供了很大的研究空间。

1.3 OLED的能带结构

绝大多数有基点至发光材料属于有机半导体，他们长城无序，短程有序，分子键的相互作用是范德华力，分子内电子的局域性强，属于非晶固体，这种结构对电子的运输不利。但考虑到有机半导体具有光吸收边及其导电率与温度成反比的关系，表明有机半导体也存在能到结构。与无机半导体晶体的能带相比较，鄙夷把有机半导体中的成键轨道比作无机半导体的价带，反键轨道比作导带，最高占有分子跪倒则是价带底，最低未占有分子轨道是导带底，这就是有机半导体的能带结构。

1.4 OLED的结构和发光机理简述

OLED显示器件是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极。当电极上加有电压时，发光层就产生光辐射。类似于LED，OLED是一种固态半导体设备，其厚度为100-500纳米，比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成；依照最新的OLED设计，第三层可协助电子从阴极转移到发射层。本文主要涉及的是双层设计模型。

OLED由以下各部分组成：

• 基层（透明塑料，玻璃，金属箔）——基层用来支撑整个OLED。

• 阳极（透明）——阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子“空穴”）。

• 有机层——有机层由有机物分子或有机聚合物构成。

▪ 导电层——该层由有机塑料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。

▪ 发射层——该层由有机塑料分子（不同于导电层）构成，这些分子传输从阴极而来的电子；发光过程在这一层进行。可采用聚芴作为发射层聚合物。