有機電致發(fā)光產(chǎn)品的研發(fā)現(xiàn)狀

摘要:有機電致發(fā)光器件(OLED)具有驅(qū)動電壓低、主動發(fā)光等優(yōu)勢，在平板顯示領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。本文介紹了近年來有機電致發(fā)光產(chǎn)品的研發(fā)狀況，并展望了OLED的商業(yè)前景。關(guān)鍵詞:OLED；PLED；平板顯示隨著信息時代的來臨，新型顯示器件的研制越來越引起人們的重視，特別是各類平板顯示器件(FPD)以其體積小、重量輕、能耗低、屏幕大等特點，引發(fā)了一股強勁的平板顯示器件研制熱潮。

作為新一代平板顯示器件，有機電致發(fā)光器件(OLED)在手機、PDA、數(shù)碼相機、車載顯示、筆記本電腦、壁掛電視以及軍事領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種將來替代液晶顯示器(LCD)的新型平板顯示器件。正因如此，OLED是近幾年來新材料及顯示技術(shù)領(lǐng)域研究、開發(fā)的一大熱點，其產(chǎn)業(yè)化勢頭十分迅猛。目前，國內(nèi)外對OLED的研究主要集中在發(fā)光材料的研究、器件的制作和產(chǎn)品開發(fā)上。本文介紹了OLED產(chǎn)品的開發(fā)情況，并展望了OLED的商業(yè)前景。

OLED的分類OLED可按發(fā)光材料分為兩種：小分子OLED和高分子OLED(也可稱為PLED)。小分子OLED和高分子OLED的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同：小分子器件主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，高分子器件則采用旋轉(zhuǎn)涂覆或噴涂印刷工藝。小分子材料廠商主要有：EastmanKodak、出光興產(chǎn)、東洋INK制造、三菱化學(xué)等；高分子材料廠商主要有：CDT、Covion、DowChemical、住友化學(xué)等。目前國際上與OLED有關(guān)的專利已經(jīng)超過1400份，其中最基本的專利有三項。小分子OLED的基本專利由美國Kodak公司擁有，高分子OLED的專利由英國的CDT(CambridgeDisplayTechnology)和美國的Uniax公司擁有。

OLED的驅(qū)動方式可分為有源驅(qū)動和無源驅(qū)動。無源驅(qū)動施加電壓給相應(yīng)的行和列，使電流流過選定的像素。它結(jié)構(gòu)簡單，價格較低，適用于低功耗、小屏幕的顯示器件，例如字符顯示。有源驅(qū)動OLED顯示屏給每一個像素配備一個恒流源，這使得它能夠滿足視頻圖像所需的高分辨率和高信息量的要求，但價格較貴。

OLED產(chǎn)品開發(fā)概況目前在國外OLED產(chǎn)品中，投入小分子OLED產(chǎn)品的多為日商及中國臺灣廠商；而投入高分子OLED產(chǎn)品的則以歐美廠商居多。據(jù)統(tǒng)計全球已有約85家廠商投入研發(fā)，其中60家以上廠商皆采用小分子OLED材料系統(tǒng)為主，只有25家左右廠商采用高分子OLED材料系統(tǒng)。

小分子OLED商品化進程較高分子OLED快，但以無源驅(qū)動為主。1996年P(guān)ioneer率先推出256×64單色產(chǎn)品，1997年IdemitsuKosan也發(fā)表第一個全彩320×240產(chǎn)品，之后Pioneer等廠商更相繼發(fā)表多種單色、多彩產(chǎn)品。長期以來無源驅(qū)動小分子的領(lǐng)導(dǎo)廠商以Pioneer為首。

而在有源驅(qū)動小分子方面，則是以EastmanKodak為首。EastmanKodak目前掌握大部分小分子材料專利，同時通過與Sanyo的合作，應(yīng)用TFT技術(shù)發(fā)表有源驅(qū)動小分子OLED產(chǎn)品，但在商品化進度上，有源驅(qū)動小分子仍明顯落后于無源驅(qū)動小分子OLED的發(fā)展。

高分子OLED目前以研發(fā)有源驅(qū)動技術(shù)著稱的CDT為首，其它投入廠商包括Seiko-Epson、Philips等都得到了CDT技術(shù)移讓；而無源驅(qū)動高分子OLED則以Philips為主。由于過去高分子OLED制造工藝都采用旋轉(zhuǎn)涂敷技術(shù)，為達到更加全彩化效果，CDT便與Seiko-Epson合作以噴墨技術(shù)制作。雖然1999年已有樣品發(fā)表，但高分子OLED在材料的選擇、發(fā)光組件壽命的控制以及OLED因膜厚凹凸不平、噴墨不易等方面，仍存在許多問題，無法獲得有效解決。

由于噴墨技術(shù)需要約5至6道工序，容易產(chǎn)生滴墨和色彩混淆的情況，影響發(fā)光效率及壽命。所使用的噴墨頭也可能在制造過程中發(fā)生堵塞，影響成品率。另外，高分子共軛架的長度不一，光譜較寬，不如小分子OLED精細，而且由于高分子所有工序都須在超凈室中完成，因此在超凈室及機器設(shè)備維修成本上會比小分子OLED高，因此要大量應(yīng)用在下游產(chǎn)品上仍有許多困難。

但噴墨技術(shù)也有許多優(yōu)點，如容易實現(xiàn)較大的屏幕面積、較高的分辨率，可采用電腦輔助設(shè)計，不需要光罩，不會浪費有機材料，制作過程少，減少了設(shè)備投資和空間的要求。因此，仍有很多公司從事該方面的研究。

下面是近年來國際上幾個大公司在OLED產(chǎn)品研究、開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化上取得的進展和它們的代表產(chǎn)品：2000年P(guān)hilips和臺灣Ritec等公司推出了用于手機顯示的OLED顯示器。

Motorola公司開始銷售采用OLED顯示屏的手機。

美國杜邦公司投資1500萬美元給美國UNIAX公司組建高分子彩色發(fā)光6英寸試驗線。

Philips公司投資5000萬美元建立了14英寸試驗線；西門子公司也在馬來西亞建立了具有一定規(guī)模的試驗線。

2001年Sony公司推出了電視使用的OLED顯示器，屏幕為13英寸，像素數(shù)為800×600，顯示色彩為1670萬，每個像素由4個TFT驅(qū)動。

eMagin推出第一個全彩色小分子OLED微型顯示器，分辨率達600×3×852，有16M種色彩。

東芝美國電子公司宣布第一個實現(xiàn)以聚合物為發(fā)光物的全彩色OLED原型，2.85英寸，26,000種色彩，64級灰度，采用LTPSTFT驅(qū)動。

2002年三星推出15英寸全彩OLEDPC及筆記本電腦樣品，東芝松下顯示科技公司研發(fā)出17英寸LTPSTFT驅(qū)動的OLED面板，分辨率可達XGA(1280×768)，先鋒也揚言20英寸的全彩OLED面板已經(jīng)就緒。

最近，柯達公司宣布將在中國市場推出世界上第一部采用OLED顯示屏的易享系列LS633數(shù)碼相機。該款相機擁有一2.2英寸OLED顯示屏。

我國目前有40多所高校、研究所參與研究OLED，如吉林大學(xué)、上海大學(xué)、清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、南開大學(xué)等；很多大企業(yè)集團公司，如國防軍工領(lǐng)域的中國航天科工集團公司，民品領(lǐng)域的陜西彩虹、山西南風(fēng)、上海廣電電子等專業(yè)化集團公司都已積極投資參與了OLED的研制與開發(fā)。國內(nèi)第一款全彩色OLED顯示屏也由北京維信諾公司與清華大學(xué)合作日前研制成功，標(biāo)志著我國在OLED顯示技術(shù)上的水平已經(jīng)進入國際先進行列。

市場分析及預(yù)測目前各家廠商對OLED的應(yīng)用開發(fā)以單色及多色的顯示器為主，主要的目標(biāo)在手機、掌上型電玩、音響面板與PDA等市場。未來將朝向兩個方向發(fā)展：一為以文字與數(shù)字顯示為主，搶攻低端顯示器市場，包括手機與音響面板市場等；另一方向為小型全彩顯示器，主要應(yīng)用市場為數(shù)碼相機、攝影機與可視電話等應(yīng)用產(chǎn)品，然后嘗試進入大尺寸全彩顯示器市場，主攻筆記本電腦、監(jiān)視器與TV等產(chǎn)品。目前各廠商推出的OLED顯示器絕大多數(shù)仍是雛形機，未來實現(xiàn)商品化仍有很大的改善空間。

據(jù)臺灣工研院預(yù)測，隨著全彩顯示器的技術(shù)改進，從2~4英寸的顯示器切入市場，預(yù)估市場量將從1999年的10萬片增加到2005年的700萬片，2~4英寸顯示器將成為全彩顯示器最大的應(yīng)用市場。到2005年，可能可以生產(chǎn)出大尺寸的壁掛式彩電和可卷曲的彩電。采用OLED的電子書籍和報紙等新型便攜式裝置也會在不久的將來出現(xiàn)。

另據(jù)StanfordResources預(yù)測，OLED市場2005年將達到7000萬美元，而到2007年時將達到7億美元，若技術(shù)能有更重大突破，未來的成長將更為可觀。DisplaySearch也預(yù)計，OLED在2003年無源驅(qū)動顯示器市場量將達4,000萬片，其主要應(yīng)用產(chǎn)品以移動電話為主，其次為游戲機；2005年市場需求量將達1.2億片，主要應(yīng)用范圍仍為移動電話。而有源驅(qū)動顯示器在2005年可望增長至5,000萬片，每年呈倍數(shù)增長。

總之，OLED作為LCD的競爭者和可能的替代者，它的出現(xiàn)和發(fā)展，為人們發(fā)展面向移動通信產(chǎn)品、車載和機載產(chǎn)品、甚至計算機和電視機的平板顯示器提供了一個難得的機會。