关于OLED技术总结报告

1、,OLED技术报告,答辩人：吕超 学号：18121664,延时符,目录 / CONTENTS,OLED发光 原理及其应用,0 1,1.1 OLED发光原理,有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称“OLED”）属载流子双注入型发光器件，其发光机理为 ：在外界电场的驱动下，电子和空穴分别由阴极和阳极注入到有机电子传输层和空穴传输层，并在有机发光层中复合生成激子，激子辐射跃迁回到基态并发光，光从透明阳极和衬底发出。,1.2 OLED两大主要应用,1.OLED 照明,OLED与LED的区别于联系： 目前，业界对于对于OLED与LED两者之间的关系有很多争论。 0

2、1.OLED发光的方式类似于LED，属于注入式电致发光器件 02. OLED和LED都是通过半导体发光，区别在于LED采用的是无机半导体，OLED则采用有机半导体,1.2 OLED两大主要应用,1.OLED 照明,OLED照明的优势： 01.LED由于其无机材料的制造工艺的限制，只能以点光源的形式应用。OLED以成本低的玻璃做基板，可以用真空镀膜技术制造，是先天的面光源技术 02. OLED照明易实现薄型化、柔性化，制备在柔性的基板上可制成弯曲的光源 03.发出柔和的光线，人肉眼直视OLED光源，不会产生目眩之感 04.适用于颜色品质要求较高的场合（显色品质高）,1.2 OLED两大主要应用,

3、2.OLED 显示器,透明OLED(TOLED),柔性OLED（FILM OLED）,1.2 OLED两大主要应用,2.OLED 显示器,OLED显示原理： 光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片OLED上放置几种有机薄膜，这样就能构成彩色显示器。当然控住驱动每个像素的电子驱动电路尤为重要。,1.2 OLED两大主要应用,2.OLED 显示器,OLED显示器优势： 几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真 响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象 相较于LED或LCD的晶体层，OLED的有机塑料层更薄、更轻而且更富于柔韧性 低功耗、低发

4、热量（OLED不需逆光系统） 优异的抗震性能 ,OLED 驱动技术,0 2,2.1 OLED驱动技术简介,注入到显示器件中每个显示像素的电流可以单独控制，不同的显示像素在驱动信号的作用下，在显示屏上合成出各种字符、数字、图形以及图像。有机电致发光显示驱动器的功能就是提供这种电流信号。,驱动电路,各种电流信号,显示像素,图像,无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-OLED）,2.2 无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,PM-OLED工艺简单，但受

5、限于驱动方式，尺寸通常无法突破 5 in。目前市场上以无源驱动 OLED 为主，主要应用于小型便携设备中，如 PDA 以及游戏机等，发挥轻、薄、低功耗的优势。 由于有机发光薄膜的厚度在纳米量级，发光面积尺寸一般大于100um,因此器件具有很明显的电容特性，为提高显示器件的刷新频率，对不发光的像素对应的电容进行快速放电，目前很多驱动电路采用正向恒流反向恒压的驱动模式。,2.2 无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,上图为单色、N行、M列 OLED显示屏驱动电路，是按行扫描原理。 列驱动电路高电平+行扫描电路的扫描驱动元件饱和导通输出低电平=发光 如此循环

6、扫描，依次显示每一行的内容，也就产生了一帧的图像,2.2 无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,正向电压发光阈值电压，像素发光显示 正向电压发光阈值电压，像素不显示 对发光像素，发光强度于注入的电流成正比OLED属于电流型元件（弊端） 某一有机电致发光像素(选择点) 呈现的显示效果，由施加在它所在行电极上和列电极上的选择合成电压来实现,2.2 无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,“交叉效应”现象的产生与解决 “交叉效应”：当某一点的电场电压处于阈值电压附近时，屏上将出现不应有的半显示状态，使显示对比度下降，此

7、现象叫做“交叉效应”。 解决办法：解决的方法是让所有未选中的有机电致发光像素上施加反向电压，即反向截止法。根据OLED发光原理，反向截止强行使可能形成发光的弱场漂移、扩散电流都不可能在像素中通过，从而有效地消除了“交叉效应”增加了显示对比度，提高了画面质量 。,2.2 无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,“串扰”现象的产生与解决 “串扰”：根据OLED发光原理，只要组成它们结构的任何一功能膜是直接连在一起的，在两个发光像素之间就有可能形成相互“串扰”的现象，即一个像素发光，另一个像素也可能发出微弱的光，这种现象主要是因为有机功能薄膜厚度均匀性和薄膜的

8、横向绝缘性差造成的。解决办法：解决的方法也是让所有未选中的有机电致发光像素上施加反向电压，即反向截止法。,2.2 无源驱动技术（Passive Matrix Driving, PM-OLED）,无源OLED固定扫描驱动的实现: 主要是应用现有的IC来进行驱动的。 系统的驱动程序与普通LCD的驱动程序相近可以直接进行移植。,2.3 有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-OLED）,基本原理： 有源驱动的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管（LTP-Si TFT），而且每个像素配备一个电荷存储电容（Cs），外围驱动电路和显示阵列整个系统集成在同一玻璃基板上。下

9、图为常见的两TFT管电压驱动电路,2.3 有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-OLED）,T1为寻址TFT，T2为驱动TFT。 当扫描线开启式，外部电压信号（来自栅极驱动电路）经过T1储存在储存电容Cs中，此电压信号控制T2导通的电流（来气源级驱动电路）大小，此电流决定OLED 的灰度等级。,2.3 有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-OLED）,上图为简化的AM-OLED驱动显示阵列 有源驱动技术多采用行扫描的方式去点亮屏幕,2.3 有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-OLED）,有源驱动与无源驱动的比

10、较： 1.有源驱动技术与无源驱动技术的结构不同： 无源驱动矩阵像素由阴极和阳极单纯基板构成，阳极和阴极的交叉部分可以发光，驱动用IC需要进行外装。有源驱动的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管，而且每个像素配备一个电荷存储电容，外围驱动电路和显示阵列整个系统集成在同一玻璃基板上。 2.驱动方式不同： 无源矩阵的驱动方式为多路动态驱动，这种驱动方式受扫描电极数的限制，有源驱动方式属于静态驱动方式，有源矩阵OLED具有存储效应，可进行100的负载驱动，这种驱动不受扫描电极数的限制，可以对像素独立进行选择性调节。,2.3 有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-O

11、LED）,有源驱动与无源驱动的比较： 3.有源矩阵可以实现高亮度和高分辨率： 无源矩阵非选择时显示很快消失，为了使显示屏达到一定的亮度，随着列数的增加，每列的亮度必须增加，必须相应的提高驱动电流密度。由此可见，无源阵列难以实现高亮度和高分辨率。有源矩阵驱动不受扫描电极的限制，易于实现高亮度和高分辨率。 4.有源驱动易于实现彩色化： 无源矩阵的驱动方式为多路动态驱动，难以对低亮度的红色和蓝色独立进行调控，这给彩色化带来了困难。有源驱动由于可以对亮度的红色和蓝色像素独立进行灰度调节驱动，这更有利于OLED色彩化的实现。,2.3 有源驱动技术（Active Matrix Driving, AM-OL

12、ED）,有源驱动与无源驱动的比较： 5.有源矩阵易于实现大面积显示： 无源矩阵驱动难以实现大面积显示。行数增加，为获得必要的亮度，需要提高电流密度，这样就使发光效率相应降低而功耗增加。此外，大面积驱动要求大电流量，IT0电极和有机层的发热增加，使得器件的稳定性降低，难以实现高亮度的显示。有源矩阵的结构从根本上解决了上述问题，因此易于实现大面积显示。 6.工艺成本的比较： 无源矩阵必须用进行外接驱动电路，使得器件体积增大和重量增加，但无源驱动由简单的矩阵构成，基板制造工艺简单；有源矩阵的驱动电路藏于显示屏内，更易于实现集成度和小型化，但有源驱动低温多晶硅TFT工艺复杂，设备投资大。所以二者成本不

13、相上下。,OLED的 发展应用,0 3,3.1 OLED 应用平板显示,小尺寸显示,中尺寸显示,大屏幕平板电视,3.1 OLED 应用固体照明,3.2 OLED 技术发展现状,1. 石墨烯为阳极的柔性OLED器件,Tae-Hee Han, et al, Nature Photonics, 6, 105 (2012),器件的效率：102.7 lm W1,3.2 OLED 技术发展现状,2. 柔性复合阳极提高OLED器件光耦合输出,Wang Z. B, et al, Nature Photonics, 5, 753 (2011),器件外量子效率：63%，流明效率：290 lm W1,3.2 OLE

14、D 技术发展现状,3. 高效混合主体结构蓝光OLED器件,器件效率：55.4 lm W1,Appl. Phys. Lett. 100, 213301 (2012),3.2 OLED 技术发展现状,3. 4. 高效白光照明OLED器件（增加光耦合输出）,Nature,459,234 (2009),3.3 OLED器件最近研究进展：,3.4 OLED显示市场,根据DisplaySearch发布的报告，预测OLED市场规模2016年将达62亿美元，手机主要显示屏将是OLED最主要的应用，2016年度的相关产值预测为30亿美元，第二大应用是OLED电视，相关产值大约为20亿美元。,3.5 OLED照明

15、市场,根据研究机构DisplaySearch研究报告指出，OLED照明市场可望在2013至2014年之间，超越被动式矩阵OLED显示器市场领域，市场规模则预计在2019年达到80亿美元。,OLED所面临的 技术问题,0 4,3.1 OLED技术所面临的技术问题,1.封装技术 由于OLED中的有机功能层对水、氧气都很敏感，它渗入的水或氧气会发生反应， 从而形成不发光的黑点，另外空穴传输材料在室温下会结晶，并且会随着周围环境温度的升高而加快，致使在较高温度( 55 )下，有机发光器件的寿命会缩短，所以封装这一环节是很关键的一步。 2. 材料技术 OLED的材料主要有空穴传输层材料， 电子传输层材料

16、，和发光材料。这些材料不同程度的影响整个器件的热稳定性、耗能及发光效率。 3.驱动技术 由于无源驱动原理上的限制， 目前采用无源驱动的显示屏尺寸以及分辨率已经达到了极限，OLED显示技术若想进一步发展，只能求助于有源驱动技术。然而其制作上却较复杂、开发难度很大，技术主要掌握在夏普与东芝手中。,3.1 OLED技术所面临的技术问题,4.制程技术 对于小分子材料的OLED采用真空蒸镀技术，其制作工艺成本比较低。高分子材料由于可以溶于液体之中， 所以采用涂布法或喷墨式制造，可以适合制作大尺寸的面板。 在研究中主研究OLED印刷、喷墨打印技术，解决高分子成膜大规模生产工艺，从而降低生产成本。 5. 软

17、屏技术 研究软屏技术主要是研究OLED软屏材料和软屏制造工艺技术，解决发光材料附着力和基板的气密差及软屏有源驱动困难等问题，实现柔软大屏幕显示。,3.2 OLED问题：制备成本高,目前：真空镀膜,3.2 OLED问题：缺乏高效稳定的发光材料,蓝光材料 发光效率低 稳定性差,主体材料 单极性 三线态能级低,传输材料 电子迁移率低 热稳定性差,缺乏界面修饰材料,OLED 发展前景,0 5,发展方向一：开发新型有机半导体材料,发光材料 高发光效率 高色纯度 高玻璃化温度 可溶液加工,传输材料 高载流子迁移率 易成膜 高稳定性,高效稳定的有机半导体材料是光电子器件的基础,发展方向二：低成本制备工艺,有机半导体材料在电子学中的应用挑战了当今集成电子设备的制备工艺，基于自组装加工技术实现分子材料可控生长、喷墨打印图案化技术、roll-to-roll技术、丝网印刷等技术，为环保、低成本、大面积制备提供了新的途径。,发展方向三：柔性显示器件,OLED器件优势之一： 柔性显示,发展方向四：薄膜封装技术,刚性OLED器件： 玻璃/金属盖封装； 柔性OLED器件： 薄膜封装,参考文献,Lee S M , Kwon J H , Kwon S , et al. A Review of Flexible OLEDs Toward