OLED顯示技術(shù)的進展（下）

March 28, 2019

 AMOLED的發(fā)展主要取決于TFT在OLED中的應用。AMOLED驅(qū)動技術(shù)有三個研發(fā)方向：一是改進傳統(tǒng)的非晶硅技術(shù)(a-Si TFT)，二是開發(fā)載流子遷移率高的低溫多晶硅技術(shù)(LTPS TFT)，三是開發(fā)有機薄膜晶體管(OTFT)。

　　LTPS TFT擁有較高的載流子遷移率，這對電流驅(qū)動型的OLED器件來說是非常有利的，然而制備技術(shù)還不成熟，成品率還很低。傳統(tǒng)的準分子激光晶化法非常昂貴，而且目前最大的LTPS基板只能做到第4代，器件性能上亮度還不均勻。日前，柯達開發(fā)了一種GMC的補償技術(shù)，將其應用到LTPS TFT驅(qū)動的3英寸OLED面板上，宣稱這一技術(shù)使得AMOLED多年以來的難題—TFT開態(tài)電流誤差引起的亮度不均得到了徹底解決。

　　a-Si TFT可以延續(xù)液晶的技術(shù)，工藝簡單、成熟、成本低廉，且可以利用現(xiàn)有的液晶生產(chǎn)設(shè)備，基板尺寸可以做到5代線以上，但用于驅(qū)動OLED則存在遷移率低、器件性能穩(wěn)定性差等缺點。從發(fā)展趨勢看，a-Si可能適合大尺寸顯示，LTPS則可能適合中小尺寸顯示。

　　另外OTFT技術(shù)采用有機材料代替硅，適合于軟屏制備，相對于硅薄膜晶體管，OTFT的工藝要簡單得多。但是OTFT技術(shù)還處于基礎(chǔ)研究階段。

　　OLED照明技術(shù)

　　與其它照明光源相比，以平面發(fā)光為特點的OLED具有更容易實現(xiàn)白光、超薄光源和任意形狀光源的優(yōu)點，同時具有高效、環(huán)保、安全等優(yōu)勢。因此，白光OLED作為一種新型的固態(tài)光源，在照明和平板顯示背光源等方面展示了良好的應用前景。市場調(diào)研公司NanoMarkets預測，使用OLED的照明市場的產(chǎn)值規(guī)模在2014年將擴大至10億美元。目前，高效率、長壽命的白光器件的研究是OLED在照明領(lǐng)域發(fā)展的重點。磷光材料由于具有高效特征，因此在白光照明領(lǐng)域被廣泛看好。

　　2006年7月，Konica Minolta技術(shù)中心成功開發(fā)了在1000 cd/m2初始亮度下，發(fā)光效率64 lm/W，亮度半衰期約1萬小時的白光OLED器件。該器件采用的發(fā)光材料均是磷光材料，且一直為磷光材料瓶頸的藍光材料實現(xiàn)了長壽命和高發(fā)光效率，在300 cd/m2初始亮度下，實現(xiàn)了1.6萬小時的亮度半衰期。2007 SID展會上，日本出光興業(yè)報道的白光器件效率達到約16.8 lm/W，壽命超過了4萬小時。

　　該白光器件采用的發(fā)光材料為熒光材料，是目前效率最高的熒光白光OLED。

　　白光OLED的發(fā)展目標，是成為真正的低成本、高效率、長壽命的平板白光光源。在過去十多年的研究工作中，白光OLED在效率和壽命方面都取得了長足的進步，但距實用化和商品化還有一定的距離。白光OLED面臨的挑戰(zhàn)是提高器件在高電流工作狀態(tài)下的效率和壽命。新材料和新結(jié)構(gòu)的開發(fā)和使用有望解決這兩方面的困難。近年來，歐美各國在OLED照明領(lǐng)域投入相對大的資金。GE、UDC、Osram公司獲得了美國政府的項目支持，開發(fā)OLED照明技術(shù)。美國能源部在OLED照明光源技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中指出：2007年，用于照明的白光OLED效率將達到50 lm/W、壽命超過5000小時；2012年，其效率將達到150 lm/W、壽命超過1萬小時、制作成本也會大幅下降。

　　柔性顯示

　　柔性O(shè)LED顯示是顯示技術(shù)領(lǐng)域的最熱門的研究課題之一。OLED相比其它柔性顯示器具有更多優(yōu)點：它是自發(fā)光顯示、響應速度快、視角寬，由有機材料制備，彎曲能力強等。因此對顯示效果要求高的便攜產(chǎn)品和軍事等特殊領(lǐng)域有非常廣泛的應用。

　　柔性顯示需要解決的主要問題是電極層以及有機層的附著性能、基板的氣密性、封裝和驅(qū)動技術(shù)。目前，已有CDT、UDC、Samsung、Pioneer、SONY和我國清華大學等試制了高分子和小分子OLED軟屏樣品，有源驅(qū)動技術(shù)和薄膜封裝技術(shù)的應用也極大地豐富了柔性顯示的色彩和延長了OLED的壽命。在2007 SID展會上，SONY公司首次推出了TFT驅(qū)動的2.5英寸柔性O(shè)LED樣品，實現(xiàn)了約1670萬色的全彩顯示，像素尺寸為318 μm見方，精細度為80 ppi，實現(xiàn)了最高的精細度。

　　由于OLED對于水、氧非常敏感，如何避免這兩種氣氛對器件的影響是柔性O(shè)LED發(fā)展的首要因素。研究表明，OLED要求水汽的滲透能力在10-5g/m2/day以下，但傳統(tǒng)的金屬或玻璃封裝不適合柔性器件的封裝，如何避免水、氧對器件的影響是柔性O(shè)LED發(fā)展的主要課題。Vitex公司利用聚合物無機材料交替復合薄膜(PML)阻隔水氧，其開發(fā)的軟屏基板產(chǎn)品具有與玻璃相媲美的阻隔效果(見表2)。日本先鋒公司計算，利用這種技術(shù)封裝的器件，在1000 cd/m2的起始亮度下，最長壽命可超過5000小時。不過現(xiàn)階段由于OLED軟屏的封裝技術(shù)還遠未成熟，因此柔性O(shè)LED顯示技術(shù)還處于基礎(chǔ)研究階段。

　　我國內(nèi)地的研發(fā)單位和企業(yè)敏銳地捕捉到了這次機會，投入了大量的人力、物力和財力，取得了很好的研究成果。目前我國大陸在OLED研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面所取得的成就主要有：

　　清華大學開發(fā)出非摻雜體系的紅色熒光主體材料，色坐標為(0.65, 0.35)，初始亮度1000 cd/m2下壽命超過1.5萬小時；吉林大學率先開展了三線態(tài)磷光材料的性能研究；中科院長春應化所設(shè)計合成的綠光、紅光和藍光銥配合物的磷光材料，發(fā)光效率分別達到了57.9 cd/A(57.4 lm/W)、50.0 cd/A(45.2 lm/W)和16.2 cd/A(14.0 lm/W)，達到先進水平；華南理工大學率先采用噴墨和旋涂新工藝研制出全彩色高分子發(fā)光示屏，像素96×(3)×64；長春光機物理所與維信諾公司合作開發(fā)了a-Si OLED的320×240點陣彩屏；南開大學采用金屬誘導技術(shù)、吉林彩晶采用激光退火技術(shù)研發(fā)了2英寸p-Si 160×128點陣彩屏；南開大學與香港科技大學合作開發(fā)了金屬誘導的5英寸p-Si 320×234點陣彩屏；北京京東方公司進行了2英寸a-Si 176×220點陣AMOLED的開發(fā)。

　　產(chǎn)業(yè)方面，目前維信諾公司正在昆山建設(shè)國內(nèi)第一條PMOLED生產(chǎn)線，基板尺寸為370mm×470mm；信利半導體開發(fā)出可在短時間內(nèi)測試OLED壽命、判斷生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的OLED 壽命測試方法；上海廣電電子公司目前基本完成了OLED關(guān)鍵技術(shù)的研究和生產(chǎn)技術(shù)的集成，實現(xiàn)了OLED屏及模塊的小量生產(chǎn)和銷售，開發(fā)了3.5英寸的全彩LTPS TFT-OLED，亮度達到250 cd/m2；吉林環(huán)宇公司與荷蘭OTB公司簽定了兩條PLED生產(chǎn)線設(shè)備的購買合同，計劃生產(chǎn)1.1英寸(PM)和2.6英寸(AM)兩款全彩色PLED顯示屏，生產(chǎn)能力600萬片/年。

　　結(jié)語

　　OLED技術(shù)正處于一個發(fā)展與調(diào)整的關(guān)鍵時期，目前面臨的狀況類似于90年代上半期的TFT-LCD。TFT-LCD技術(shù)70年代末開始研制，但是由于TFT基板制造及彩色化生產(chǎn)技術(shù)沒能完全突破，產(chǎn)品遲遲進入不了市場。日本參與TFT的企業(yè)處于全面虧損狀態(tài)，當時只有夏普等極少數(shù)公司堅持將TFT-LCD搞下去，并最終取得了成功，90年代末，日本的TFT-LCD企業(yè)開始大幅度獲利，進而推動了全球TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。韓國、中國臺灣地區(qū)90年代中期才開始進入TFT-LCD產(chǎn)業(yè)，但他們摒棄了日本廠商的保守觀念，在引進日本技術(shù)的基礎(chǔ)上抓住機遇，大膽創(chuàng)新、大膽投入，最終超過了日本對手。

　　OLED目前正處于產(chǎn)業(yè)化技術(shù)完全突破的前期，在LCD的打壓下，市場進入速度減緩，大部分企業(yè)處于虧損狀態(tài)，許多企業(yè)退出競爭。但是以Samsung、SONY為首的一批有遠見的企業(yè)卻正在抓住機遇，加大研發(fā)和投入的力度，使OLED市場出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)機。我們應該學習韓國及臺灣的經(jīng)驗，我國OLED技術(shù)與國外差距不大，并擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)起步，這是我們在平板顯示領(lǐng)域趕超世界先進水平的一個很好的機會，如果我們能抓住這個機遇、快速發(fā)展，就能在不久的將來成為OLED強國。

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