淺談手機(jī)的新型顯示屏OLED

由于有機(jī)電致發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED) 由于同時(shí)具備自發(fā)光，不需背光源、對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異之特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)，因此目前全球有多家廠商投入研發(fā)，根據(jù)了解和估計(jì)，我國(guó)目前手機(jī)市場(chǎng)上采用OLED產(chǎn)品的手機(jī)共38款[單色OLED10 款,區(qū)域色15款,256色8款,全色3款](見表1),據(jù)本人得知目前國(guó)內(nèi)手機(jī)設(shè)計(jì)公司正在著手研發(fā)的OLED手機(jī),已有7款.再加上SKD/CKD的產(chǎn)品和國(guó)際品牌的產(chǎn)品。

預(yù)計(jì)到年底我國(guó)手機(jī)市場(chǎng)上會(huì)有50款OLED產(chǎn)品手機(jī)，風(fēng)騷于我國(guó)手機(jī)市場(chǎng)(見表2)。同時(shí)在綜合表3數(shù)據(jù)顯示,OLED未來(lái)可望與STN-LCD及TFT-LCD技術(shù)抗衡,至此向大家介紹OLED的相關(guān)知識(shí)。

一、OLED發(fā)展歷史

其依材料區(qū)分大致可分為小分子系及高分子系兩種，小分子系是以染料及顏料為材料，稱為OLED，在1987年由美國(guó)伊士曼柯達(dá)公司(Eastman Kodak Co.)的C.W.Tang[鄧青云博士,出生于香港,畢業(yè)于臺(tái)灣大學(xué)化學(xué)系]所發(fā)表，高分子系式以共軛性高分子為材料，則稱為PLED(Polymer Light-emitting Diode)或LEP(Light-emitting Polymer Device)，是由英國(guó)劍橋大學(xué)(Cambrige Univ.)所1990年提出。1992年劍橋成立顯示技術(shù)公司CDT(Cambrige Display Technology),使PLED商業(yè)化.

二、OLED的發(fā)光原理

OLED的發(fā)光原理與LED相似，是利用外加偏壓使電洞和電子分別由正、負(fù)極出發(fā)，并在有機(jī)發(fā)光層相遇而產(chǎn)生發(fā)光作用，其中陽(yáng)極為ITO導(dǎo)電膜，陰極則含有Mg、Al、Li等金屬，其基本結(jié)構(gòu)如(圖四)所示。而OLED發(fā)光的顏色取決于有機(jī)發(fā)光層的材料，故廠商可由改變發(fā)光層的材料而得到所需之顏色。也可以理解為主要發(fā)光原理是由電子與電洞結(jié)合而產(chǎn)生光，視材料的不同，電子與電洞所具的能階也有差異，進(jìn)而產(chǎn)生不同波長(zhǎng)(即不同顏色)的光線。

三、OLED/Polymer OLED(高分子OLED)

OLED為自發(fā)光材料，不需用到背光板，同時(shí)視角廣、畫質(zhì)均勻、反應(yīng)速度快、較易彩色化、用簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到發(fā)光、制程簡(jiǎn)單、可制作成撓曲式面板，符合輕薄短小的原則，應(yīng)用范圍屬于中小尺寸面板；但由于OLED驅(qū)動(dòng)電壓較高、因此在能量上使用的效益較差。而PLED由于不需經(jīng)過(guò)薄膜制程及高價(jià)的真空裝置，組件構(gòu)造只有2層，較為簡(jiǎn)單，因此在投資成本上較OLED低很多；但由于PLED在色彩的表現(xiàn)上不如OLED佳，每個(gè)顏色衰減常數(shù)不同，必須對(duì)色彩偏差做補(bǔ)償，同時(shí)頻寬又大，發(fā)光色彩不易調(diào)整，因此產(chǎn)品的壽命亦較短暫，目前PLED主要應(yīng)用范圍以大尺寸面板為主。從產(chǎn)品的市場(chǎng)區(qū)隔來(lái)看，OLED 的市場(chǎng)利基要往高單價(jià)、高附加價(jià)值的產(chǎn)品發(fā)展，而PLED則往大量而低單價(jià)的產(chǎn)品發(fā)展。

四、無(wú)源OLED和有源OLED

OLED以驅(qū)動(dòng)方式可分為無(wú)源驅(qū)動(dòng)(Passive Matrix；PMOLED)與有源驅(qū)動(dòng)(Active Matrix；AMOLED)兩種,OLED的驅(qū)動(dòng)方式是屬于電流驅(qū)動(dòng)。無(wú)源方式的構(gòu)造較于簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)視電流決定灰階，應(yīng)用在小尺寸產(chǎn)品上的分辨率及畫質(zhì)表現(xiàn)還算不錯(cuò)，但若要往大尺寸應(yīng)用產(chǎn)品發(fā)展，恐怕會(huì)提高消耗電量、壽命降低的問題發(fā)生。最好的對(duì)應(yīng)的則是采用有源驅(qū)動(dòng)方式，因?yàn)橛性吹碾娏髡餍暂^無(wú)源方式佳，不易產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，同時(shí)使用在低溫多晶硅(Poly-si)TFT技術(shù)時(shí)，電流可以產(chǎn)生阻抗較低的小型TFT，符合大尺寸、大畫面OLED顯示器的需求。

五、OLED彩色化方式

OLED以彩色化的方式區(qū)分可分為三種，一,"RGB三色發(fā)光結(jié)構(gòu)"、二,"色變換結(jié)構(gòu)[白光＋彩色濾光片]",三,"彩色濾光膜[藍(lán)光＋色轉(zhuǎn)換層]"等3種方式。由于3色發(fā)光結(jié)構(gòu)運(yùn)用獨(dú)立發(fā)光材料RGB(紅綠藍(lán))3色進(jìn)行排列，具有發(fā)光效率佳的特性，不需再加上彩色濾光片或色彩變換層的薄膜，為目前投入廠商最普遍的使用方式；但由于3色法制程是采用屏蔽(shadow mask)蒸鍍法，因此色彩的精細(xì)度較差。而色變換方式則是以藍(lán)色發(fā)光材料進(jìn)行發(fā)光，發(fā)光時(shí)中間隔上一層薄膜，因此發(fā)光效率不如3色發(fā)光方式佳。彩色濾光片則是以白光發(fā)光材料進(jìn)行發(fā)光，中間加了一層彩色濾光片，因此發(fā)光效率亦不如3色發(fā)光方式佳，目前擁有白光技術(shù)的廠商并不多。

六、OLED與LCD技術(shù)的比較

七、手機(jī)采用OLED、TFT ,CSTN產(chǎn)品特性比較

八、OLED工藝說(shuō)明

ITO面板[Array制造工藝]→ITO面板(形成有機(jī)膜)→OLED模塊封裝測(cè)試→OLED成品

因OLED構(gòu)造簡(jiǎn)單，所以生產(chǎn)流程不似TFT-LCD制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程為有機(jī)材料、ITO面板(Array制造工藝)、ITO面板(形成有機(jī)模)、OLED模塊封裝測(cè)試。在Array制造工藝上，ITO面板清潔程度為OLED品質(zhì)的關(guān)鍵因素的一，至此面板的清洗方式也成為各家廠商的商業(yè)機(jī)密，而OLED分子結(jié)構(gòu)會(huì)影響成膜的完整性，若成膜不平整，將造成發(fā)光不均勻，適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)材料的選擇，理所當(dāng)然成為廠商研究發(fā)展與未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)利基所在。另外，在薄膜形成過(guò)程中化合物生成反應(yīng)將產(chǎn)生副產(chǎn)品的雜質(zhì)，會(huì)影響發(fā)光效率與產(chǎn)品壽命，因此制造工藝中適度的純化是必要的。再者OLED器件的材料易受水氣與氧氣的影響，而使得器件劣化影響使用壽命，因此鍍膜后的封裝過(guò)程中需隔除空氣中水分，封裝技術(shù)的成敗直接影響器件的成敗，封裝技術(shù)可說(shuō)是在整個(gè)制造工藝中相當(dāng)重要的一環(huán)，目前尚未出現(xiàn)最佳的封裝方式，雖然OLED生產(chǎn)流程較為簡(jiǎn)單，但在各個(gè)制造工藝階段仍然面臨不同的困難有待克服，因此OLED目前并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)量產(chǎn)技術(shù)，廠商在制造工藝上仍有頗大的發(fā)展空間。

總結(jié)

OLED在副顯示器中用得最多,目前,大約百分之二十的副顯示器是使用OLED,在今后兩年中,全色OLED將用于主,副顯示器OLED,用得最多的將是分辨率96*64/96*96個(gè)像素的OLED顯示器,這些分辨率比較低的產(chǎn)品使用無(wú)源矩陣[passive ]OLED技術(shù)，制造成本低，功耗小。無(wú)源矩陣OLED技術(shù)的上限是128行。超過(guò)128行時(shí)，需要使用有源矩陣[Active]OLED技術(shù)。這是因?yàn)椋瑹o(wú)源矩陣在尋址是，陰極總線的電流負(fù)載及功耗受到限制。 OLED全色技術(shù)雖然技術(shù)尚未成熟,但隨著全球廠商投入研發(fā)的力度不短增加下,OLED技術(shù)將會(huì)愈來(lái)愈成熟,而目前風(fēng)騷于手機(jī)及便攜式產(chǎn)品的LCD,將逐步會(huì)給OLED讓出相當(dāng)部分市場(chǎng).