有機(jī)電致發(fā)光產(chǎn)品的研發(fā)現(xiàn)狀

摘要:有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)具有驅(qū)動(dòng)電壓低、主動(dòng)發(fā)光等優(yōu)勢(shì)，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(lái)有機(jī)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(shí)代的來(lái)臨，新型顯示器件的研制越來(lái)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(diǎn)，引發(fā)了一股強(qiáng)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(jī)電致發(fā)光器件(OLED)在手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)、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(lái)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(lái)新材料及顯示技術(shù)領(lǐng)域研究、開(kāi)發(fā)的一大熱點(diǎn)，其產(chǎn)業(yè)化勢(shì)頭十分迅猛。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(kāi)發(fā)上。本文介紹了OLED產(chǎn)品的開(kāi)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(guó)際上與OLED有關(guān)的專利已經(jīng)超過(guò)1400份，其中最基本的專利有三項(xiàng)。小分子OLED的基本專利由美國(guó)Kodak公司擁有，高分子OLED的專利由英國(guó)的CDT(CambridgeDisplayTechnology)和美國(guó)的Uniax公司擁有。

OLED的驅(qū)動(dòng)方式可分為有源驅(qū)動(dòng)和無(wú)源驅(qū)動(dòng)。無(wú)源驅(qū)動(dòng)施加電壓給相應(yīng)的行和列，使電流流過(guò)選定的像素。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)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(dòng)OLED顯示屏給每一個(gè)像素配備一個(gè)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(jià)格較貴。

OLED產(chǎn)品開(kāi)發(fā)概況目前在國(guó)外OLED產(chǎn)品中，投入小分子OLED產(chǎn)品的多為日商及中國(guó)臺(tái)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(jì)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(jìn)程較高分子OLED快，但以無(wú)源驅(qū)動(dòng)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(gè)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(zhǎng)期以來(lái)無(wú)源驅(qū)動(dòng)小分子的領(lǐng)導(dǎo)廠商以Pioneer為首。

而在有源驅(qū)動(dòng)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(shí)通過(guò)與Sanyo的合作，應(yīng)用TFT技術(shù)發(fā)表有源驅(qū)動(dòng)小分子OLED產(chǎn)品，但在商品化進(jìn)度上，有源驅(qū)動(dòng)小分子仍明顯落后于無(wú)源驅(qū)動(dòng)小分子OLED的發(fā)展。

高分子OLED目前以研發(fā)有源驅(qū)動(dòng)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(wú)源驅(qū)動(dòng)高分子OLED則以Philips為主。由于過(guò)去高分子OLED制造工藝都采用旋轉(zhuǎn)涂敷技術(shù)，為達(dá)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(wèn)題，無(wú)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(guò)程中發(fā)生堵塞，影響成品率。另外，高分子共軛架的長(zhǎng)度不一，光譜較寬，不如小分子OLED精細(xì)，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(jī)器設(shè)備維修成本上會(huì)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(diǎn)，如容易實(shí)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(jì)，不需要光罩，不會(huì)浪費(fèi)有機(jī)材料，制作過(guò)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(lái)國(guó)際上幾個(gè)大公司在OLED產(chǎn)品研究、開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化上取得的進(jìn)展和它們的代表產(chǎn)品：2000年P(guān)hilips和臺(tái)灣Ritec等公司推出了用于手機(jī)顯示的OLED顯示器。

Motorola公司開(kāi)始銷售采用OLED顯示屏的手機(jī)。

美國(guó)杜邦公司投資1500萬(wàn)美元給美國(guó)UNIAX公司組建高分子彩色發(fā)光6英寸試驗(yàn)線。

Philips公司投資5000萬(wàn)美元建立了14英寸試驗(yàn)線；西門(mén)子公司也在馬來(lái)西亞建立了具有一定規(guī)模的試驗(yàn)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?cái)?shù)為800×600，顯示色彩為1670萬(wàn)，每個(gè)像素由4個(gè)TFT驅(qū)動(dòng)。

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

東芝美國(guó)電子公司宣布第一個(gè)實(shí)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(jí)灰度，采用LTPSTFT驅(qū)動(dòng)。

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(dòng)的OLED面板，分辨率可達(dá)XGA(1280×768)，先鋒也揚(yáng)言20英寸的全彩OLED面板已經(jīng)就緒。

最近，柯達(dá)公司宣布將在中國(guó)市場(chǎng)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(jī)。該款相機(jī)擁有一2.2英寸OLED顯示屏。

我國(guó)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(kāi)大學(xué)等；很多大企業(yè)集團(tuán)公司，如國(guó)防軍工領(lǐng)域的中國(guó)航天科工集團(tuán)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(tuán)公司都已積極投資參與了OLED的研制與開(kāi)發(fā)。國(guó)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(guó)在OLED顯示技術(shù)上的水平已經(jīng)進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。

市場(chǎng)分析及預(yù)測(cè)目前各家廠商對(duì)OLED的應(yīng)用開(kāi)發(fā)以單色及多色的顯示器為主，主要的目標(biāo)在手機(jī)、掌上型電玩、音響面板與PDA等市場(chǎng)。未來(lái)將朝向兩個(gè)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(chǎng)，包括手機(jī)與音響面板市場(chǎng)等；另一方向?yàn)樾⌒腿曙@示器，主要應(yīng)用市場(chǎng)為數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)與可視電話等應(yīng)用產(chǎn)品，然后嘗試進(jìn)入大尺寸全彩顯示器市場(chǎng)，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(jī)，未來(lái)實(shí)現(xiàn)商品化仍有很大的改善空間。

據(jù)臺(tái)灣工研院預(yù)測(cè)，隨著全彩顯示器的技術(shù)改進(jìn)，從2~4英寸的顯示器切入市場(chǎng)，預(yù)估市場(chǎng)量將從1999年的10萬(wàn)片增加到2005年的700萬(wàn)片，2~4英寸顯示器將成為全彩顯示器最大的應(yīng)用市場(chǎng)。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(shū)籍和報(bào)紙等新型便攜式裝置也會(huì)在不久的將來(lái)出現(xiàn)。

另?yè)?jù)StanfordResources預(yù)測(cè)，OLED市場(chǎng)2005年將達(dá)到7000萬(wàn)美元，而到2007年時(shí)將達(dá)到7億美元，若技術(shù)能有更重大突破，未來(lái)的成長(zhǎng)將更為可觀。DisplaySearch也預(yù)計(jì)，OLED在2003年無(wú)源驅(qū)動(dòng)顯示器市場(chǎng)量將達(dá)4,000萬(wàn)片，其主要應(yīng)用產(chǎn)品以移動(dòng)電話為主，其次為游戲機(jī)；2005年市場(chǎng)需求量將達(dá)1.2億片，主要應(yīng)用范圍仍為移動(dòng)電話。而有源驅(qū)動(dòng)顯示器在2005年可望增長(zhǎng)至5,000萬(wàn)片，每年呈倍數(shù)增長(zhǎng)。

總之，OLED作為L(zhǎng)CD的競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)通信產(chǎn)品、車載和機(jī)載產(chǎn)品、甚至計(jì)算機(jī)和電視機(jī)的平板顯示器提供了一個(gè)難得的機(jī)會(huì)。