OLED顯示技術(shù)近期進(jìn)展及趕超機(jī)遇
摘要: 新型有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)擁有諸多優(yōu)勢,而成為平板顯示領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前,大尺寸、彩色化、白光光源和柔性顯示等已成為有機(jī)發(fā)光顯示器技術(shù)發(fā)展的主流方向。
關(guān)鍵詞: OLED;有機(jī)材料;平板顯示器;柔性顯示
引言
伴隨著有機(jī)發(fā)光材料和器件技術(shù)的不斷成熟,有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器逐步進(jìn)入各個(gè)顯示領(lǐng)域。1997年,Pioneer公司首次推出了單色OLED車載音響,使得有機(jī)顯示屏首次進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域。時(shí)至今日,韓國Samsung和LG、日本Pioneer和SONY、臺灣錸寶和悠景等十多家公司建設(shè)了OLED量產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和銷售。今年在美國舉辦的2007SID(信息顯示協(xié)會)展會上,許多公司紛紛展出了各種應(yīng)用領(lǐng)域的OLED顯示屏,涉及電視、MP3、手機(jī)、車載、白光光源、可彎曲標(biāo)價(jià)牌等,展品的顏色豐富細(xì)膩,亮度、對比度、解析度等都達(dá)到了歷史新高,表明OLED在大尺寸、全彩色化、照明、柔性顯示等技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化方面的長足進(jìn)步。
近期OLED顯示技術(shù)的進(jìn)展
OLED是雙載流子注入型顯示器。對OLED的研究工作始于1960年代,1963年P(guān)ope報(bào)道了蒽單晶片在400V電壓的作用下的發(fā)光現(xiàn)象。直到1987年C. W. Tang[2]等人首次采用雙層器件結(jié)構(gòu)得到了高性能的OLED后,OLED技術(shù)才引起各國專家的極大關(guān)注。特別是最近10年里,OLED技術(shù)取得了顯著的進(jìn)展,從2英寸的產(chǎn)品到40英寸的樣品均在陸續(xù)推出。
與液晶顯示器(LCD)相比,OLED具有全固態(tài)、自發(fā)光、寬視角、高清晰、高亮度、高對比度、高響應(yīng)速度、超薄、低成本、低功耗、耐低溫、抗震、可實(shí)現(xiàn)柔性顯示和雙面顯示等特點(diǎn),被認(rèn)為是理想和有潛力的下一代平板顯示技術(shù)。
OLED按照所采用有機(jī)發(fā)光材料的不同,可分為:小分子OLED(基于小分子有機(jī)發(fā)光材料)和高分子OLED(基于共軛高分子有機(jī)發(fā)光材料,簡稱PLED)。美國柯達(dá)與英國劍橋顯示技術(shù)公司分別為小分子OLED和PLED的先行者,擁有80%以上的專利。
OLED按照驅(qū)動方式的不同,還分為有源矩陣驅(qū)動(AMOLED)和無源矩陣驅(qū)動(PMOLED)。PMOLED技術(shù)比較成熟,已在小尺寸OLED產(chǎn)品中大量采用,但是該技術(shù)受到掃描行數(shù)的限制,不可能用于大尺寸顯示。目前,大尺寸AMOLED驅(qū)動技術(shù)還不成熟,成品率低,仍處于研發(fā)階段。
從長遠(yuǎn)來看,OLED未來的發(fā)展必將沿著小尺寸-超大尺寸、單色-彩色、無源-有源、硬屏-軟屏的方向發(fā)展,最理想的OLED顯示器應(yīng)該是OTFT AMOLED?,F(xiàn)階段OLED技術(shù)研究的熱點(diǎn)主要有:
有機(jī)發(fā)光材料
有機(jī)化合物的豐富多彩為材料的設(shè)計(jì)和選擇提供了廣闊的天地??梢哉f,有機(jī)材料的不斷進(jìn)步是推動OLED技術(shù)進(jìn)步的重要原因之一。
OLED發(fā)光材料按照發(fā)光激子的種類可分為熒光材料和磷光材料兩種。目前,熒光材料方面,性能最高的是日本出光興產(chǎn)的材料。紅光效率達(dá)到了11cd/A,壽命高達(dá)16萬小時(shí);綠光效率達(dá)到30cd/A,壽命為6萬小時(shí);正在開發(fā)中的高效率、長壽命藍(lán)光材料BD-2 (0.13, 0.22),效率為8.7 cd/A,壽命2.3萬小時(shí)。磷光材料方面,UDC公司開發(fā)的紅光材料色坐標(biāo)為(0.67,0.33),效率達(dá)到15cd/A,500 cd/m2下工作壽命超過15萬小時(shí);綠光材料色坐標(biāo)為(0.34,0.61),效率達(dá)到65cd/A,初始亮度為1000 cd/m2時(shí),壽命超過4萬小時(shí);最難得到的藍(lán)色磷光材料效率達(dá)到了30cd/A,在200 cd/m2的初始亮度下,壽命達(dá)到了10萬小時(shí)。
總體上講,OLED紅、綠、藍(lán)三色材料的發(fā)光效率和發(fā)光壽命均基本滿足實(shí)用化需求。紅色磷光材料在色純度上優(yōu)于紅色熒光材料,但綠光和藍(lán)光在色純度上還有待進(jìn)一步提高。獲得高色純度、長壽命的藍(lán)色磷光材料,仍然是富有挑戰(zhàn)性的難題。而且對發(fā)光材料的研究而言,新三色發(fā)光材料的開發(fā)和器件色純度、發(fā)光效率、壽命的進(jìn)一步提高依然是今后一段時(shí)間內(nèi)的重要工作。
彩色化技術(shù)
目前提高彩色化產(chǎn)品的成品率和壽命是彩色化研究的重點(diǎn)。OLED彩色化實(shí)現(xiàn)的方法主要有三基色發(fā)光法、彩色濾光片法和色轉(zhuǎn)換法。三基色發(fā)光法直接用三基色材料蒸鍍形成RGB三像素,發(fā)光亮度最高,技術(shù)比較成熟,是目前彩色化常用的工藝方法,但蒸鍍對位困難,需要三次蒸鍍發(fā)光材料,導(dǎo)致效率降低,且三基色材料的壽命不一致,會影響顯示屏的整體壽命。彩色濾光片法是將白光透過類似LCD的彩色濾光片來達(dá)到全彩效果,這種全彩方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可應(yīng)用LCD的彩色濾光片技術(shù),且蒸鍍簡單效率高,采用該技術(shù)關(guān)鍵在于白光有機(jī)材料的色域穩(wěn)定性、發(fā)光效率、壽命以及彩色濾光膜的制造成本。色轉(zhuǎn)換法是以藍(lán)光材料為發(fā)光源,通過色轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)變成紅光和綠光,目前色轉(zhuǎn)換層的制備技術(shù)還沒有完全解決。OLED三種彩色化方式的比較如表1所示。
表1 OLED三種彩色化方式的比較
大尺寸技術(shù)的研究
大尺寸顯示最能發(fā)揮OLED高亮度、高對比度、寬視角、高響應(yīng)速度等技術(shù)性能方面的優(yōu)勢,開發(fā)大尺寸技術(shù)已成為OLED今后發(fā)展的方向。自2003年以來,SONY、Samsung、Sanyo、Epson、Philips、奇美、LPL等公司相繼開發(fā)了13~ 40英寸的OLED樣品,Samsung開發(fā)的17英寸LTPS-AMOLED顯示屏達(dá)到UXGA(1600
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