专题三：有机发光二极管(OLED)显示技术

1、 专题三：有机发光二极管（专题三：有机发光二极管（OLEDOLED）显示技术）显示技术OLEDOLED概述概述 OLEDOLED的结构及发光原理的结构及发光原理 0LED0LED的特点的特点 0LED0LED的分类的分类 0LED0LED的发展应用的发展应用OLEDOLED的材料选用的材料选用OLEDOLED的彩色化技术的彩色化技术OLEDOLED的驱动技术的驱动技术新型新型0LED0LED显示技术显示技术 3.1.1 OLED 3.1.1 OLED的结构及发光原理的结构及发光原理 OLED OLED本质上属于本质上属于电致发光（电致发光（ELEL）显示器件。通过加在两电显示器件。通过加在两电

2、极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子能级的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。电子能级的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。这种这种现像称为电致发光或场至发光（现像称为电致发光或场至发光（ELEL）。）。 电致发光（电致发光（ELEL）按激发光过程的不同分为二大类：）按激发光过程的不同分为二大类：（1 1）注入式电致发光注入式电致发光：直接由装在晶体上的电极注入少数载：直接由装在晶体上的电极注入少数载流子（电子和空穴），当电子与空穴在晶体内再复合时，以光流子（电子和空穴），当电子与空穴在晶体内再复合时，以光的形

3、式释放出多余的能量。的形式释放出多余的能量。 LEDLED和和OLEDOLED都属于都属于注入式电致发光。注入式电致发光。（2 2）本征型电致发光本征型电致发光：不伴随少数载流子注入而发光。不伴随少数载流子注入而发光。又分又分为高场电致发光与低能电致发光。其中高场电致发光是荧光粉为高场电致发光与低能电致发光。其中高场电致发光是荧光粉中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内中的电子或由电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加速，碰撞发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态部加速，碰撞发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态时辐射发光。低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能

4、电子时辐射发光。低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能电子注入时的激励发光现象。注入时的激励发光现象。 3.1.1 OLED 3.1.1 OLED的结构及发光原理的结构及发光原理发光原理：发光原理：在外界电压驱动下，由阴极注入的电子和阳极注在外界电压驱动下，由阴极注入的电子和阳极注入的空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递给有机入的空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，有机发光物质的分子受到激发，从基态跃发光物质的分子，有机发光物质的分子受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生了发光

5、现象。了发光现象。 OLEDOLED属于载流子双注入型发光器件。属于载流子双注入型发光器件。 OLED OLED（Organic Light-Emitting DiodeOrganic Light-Emitting Diode有机有机发光二极管发光二极管）的）的基本结构基本结构是由一薄而透明具有半是由一薄而透明具有半导体特性的铟锡氧化物导体特性的铟锡氧化物(ITO)(ITO)，与电源正极相连，与电源正极相连， 再加上另一个金属阴极，构成如右图所示的三明再加上另一个金属阴极，构成如右图所示的三明治的结构。整个结构层中包括了：治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层空穴传输层(HTL)(HTL)、

6、发光层、发光层(EL)(EL)与与电子传输层电子传输层(ETL)(ETL)。金属阴极金属阴极电子传输层电子传输层发光层发光层空穴传输层空穴传输层ITO阳极阳极OLEDOLED的基本结构的基本结构一种一种常见常见OLEDOLED结构结构发光过程通常由个阶段完成：发光过程通常由个阶段完成：（）载流子的注入：（）载流子的注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。（）载流子迁移：（）载流子迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移

7、。空穴输送层向发光层迁移。（）载流子复合：（）载流子复合：电子和空穴复合产生激子。电子和空穴复合产生激子。（）激子迁移：（）激子迁移：激子在电场作用下迁移，能量传递给发光激子在电场作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。（）电致发光：（）电致发光：当电子由激态高能阶回到稳态低能阶时，当电子由激态高能阶回到稳态低能阶时，其能量将分别以光子（其能量将分别以光子（Light EmissionLight Emission）或热能（）或热能（Heat Heat DissipationDissipation）的方式放出，其中光子的部分可被利用当做显

8、）的方式放出，其中光子的部分可被利用当做显示功能；然而有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的示功能；然而有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的磷光磷光，故，故PM-OLEDPM-OLED（无源矩阵）元件发光效率之理论极限值仅（无源矩阵）元件发光效率之理论极限值仅25%25%。 3.1.1 OLED 3.1.1 OLED的结构及发光原理的结构及发光原理优点：优点：1 1、自发光器件，、自发光器件，高亮度高亮度，高高发光发光效率效率；2 2、全固全固态组态组件，件，抗震性抗震性好，能好，能适应恶劣环境，工作温度范围适应恶劣环境，工作温度范围大（大（-40-4080 80 ）；）；3 3、超超薄

9、薄，厚度厚度为为目前液晶的目前液晶的1/31/3；4 4、高高对比度，低成本其工艺简单，使用原材料少；对比度，低成本其工艺简单，使用原材料少；5 5、响应速度快（、响应速度快（微秒微秒级）；级）； 6 6、超超广视角，几乎不受限制；广视角，几乎不受限制；7 7、低功率消耗低功率消耗； 8 8、可可挠挠曲面板曲面板。 3.1.2 OLED 3.1.2 OLED的特点的特点缺点：缺点：1 1、寿命短寿命短，通常只有，通常只有5000 5000 小时，要低于小时，要低于LCDLCD至少至少1 1万小时的万小时的寿命；寿命；2 2、不能实现大尺寸屏幕的量产不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携

10、类的，因此目前只适用于便携类的数码类产品；数码类产品；3 3、存在、存在色彩纯度不够色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。彩。 现在的现在的OLED OLED 的寿命已经远远超过的寿命已经远远超过50005000小时了，而且已小时了，而且已经生产出了较大尺寸的经生产出了较大尺寸的OLED OLED 面板，色彩十分鲜艳。截止面板，色彩十分鲜艳。截止07 07 年年7 7月前后，荧光材料方面，性能最高的是日本出光兴产月前后，荧光材料方面，性能最高的是日本出光兴产(Idemitsu Kosan)(Idemitsu Kosan)的材料。红光效率达到了的材料

11、。红光效率达到了11cd/A11cd/A，寿命高，寿命高达达16 16 万小时；绿光效率达到万小时；绿光效率达到30cd/A30cd/A，寿命为，寿命为6 6万小时；正在万小时；正在开发中的高效率、长寿命蓝光材料开发中的高效率、长寿命蓝光材料BD-2BD-2，效率为，效率为8.7cd/A8.7cd/A，寿，寿命命2.32.3万小时。万小时。 3.1.2 OLED 3.1.2 OLED的特点的特点 磷光材料方面，磷光材料方面，UDCUDC公司开发的公司开发的红光红光材料色度坐标为材料色度坐标为(0.67(0.67，0.33)0.33)，效率达到，效率达到15cd/A15cd/A，500cd/m5

12、00cd/m2 2下工作寿命超过下工作寿命超过15 15 万小时；万小时；绿光绿光材料色坐标为材料色坐标为(0.34(0.34，0.61)0.61)，效率达到，效率达到65cd/A65cd/A，初始亮度为，初始亮度为1000cd/m1000cd/m2 2时，寿命超过时，寿命超过4 4万小时；最难万小时；最难得到的得到的蓝色蓝色磷光材料效率达到了磷光材料效率达到了30cd/A30cd/A，在，在200cd/m200cd/m2 2 的初的初始亮度下，寿命达到了始亮度下，寿命达到了10 10 万小时。万小时。 总体上讲，总体上讲，OLED OLED 红、绿、蓝三色材料的发光效率和发红、绿、蓝三色材料

13、的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求。光寿命均基本满足实用化需求。 3.1.2 OLED 3.1.2 OLED的特点的特点 根据使用有机根据使用有机材料的不同材料的不同，OLEDOLED器件可以分为两大类：器件可以分为两大类：小小分子器件分子器件和和高分子器件高分子器件。 小分子小分子OLEDOLED技术发展较早（技术发展较早（19871987年），而且技术已经达到年），而且技术已经达到商业化生产水平；高分子商业化生产水平；高分子OLEDOLED又被称为又被称为PLEDPLED（PolymerLEDPolymerLED），），其发展始于其发展始于19901990年，目前该技术尚未成熟。年，

14、目前该技术尚未成熟。 根据根据驱动方式驱动方式的不同，的不同，OLEDOLED器件可以分为器件可以分为无源驱动无源驱动型（型（PM-PM-OLEDOLED）和）和有源驱动有源驱动型（型（AM-OLEDAM-OLED）两种。）两种。 无源驱动型不采用薄膜晶体管（无源驱动型不采用薄膜晶体管（TFTTFT）基板，一般适用于）基板，一般适用于中小尺寸显示；有源驱动型则采用中小尺寸显示；有源驱动型则采用TFTTFT基板，适用于中大尺寸基板，适用于中大尺寸显示，特别是大尺寸全彩色动态图像的显示。显示，特别是大尺寸全彩色动态图像的显示。 目前，无源驱动型目前，无源驱动型OLEDOLED技术已经比较成熟，商业

15、化的产品技术已经比较成熟，商业化的产品都是无源驱动型；有源驱动型都是无源驱动型；有源驱动型OLEDOLED技术发展很快，已经有产品技术发展很快，已经有产品推出了。推出了。 3.1.3 OLED 3.1.3 OLED的分类的分类 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展 有机电致发光现象在有机电致发光现象在19361936年被人发现，但直到年被人发现，但直到19871987年柯达年柯达公司才推出了公司才推出了OLEDOLED双层器件。双层器件。OLEDOLED才作为一种可商业化和性能才作为一种可商业化和性能优异的平板显示技术而引得人们的重视。优异的平板显示技术而引得人们的重视。 1

16、9901990年英国剑桥大学的年英国剑桥大学的FriendFriend等人成功的开发出以涂布方等人成功的开发出以涂布方式将多分子应用在式将多分子应用在OLEDOLED上，即上，即PolymerPolymer（多聚物，聚和物）（多聚物，聚和物）LEDLED，亦称亦称PLEDPLED。不但再次引发第二次研究热潮，更确立了。不但再次引发第二次研究热潮，更确立了OLEDOLED在二在二十一世纪产业中所占的重要地位。十一世纪产业中所占的重要地位。 后来相继有一些公司（大多是日本的，如先锋、后来相继有一些公司（大多是日本的，如先锋、NECNEC、SONYSONY等）推出自己的产品，主要是一些小尺寸的。等）

17、推出自己的产品，主要是一些小尺寸的。 目前，全球已经有目前，全球已经有100100多家的研究单位和企业投入到多家的研究单位和企业投入到OLEDOLED的研发和生产中，包括目前市场上的显示巨头，如三星，的研发和生产中，包括目前市场上的显示巨头，如三星，LGLG，飞利浦，索尼等公司。整体上讲，飞利浦，索尼等公司。整体上讲，OLEDOLED的产业化目前已经开始，的产业化目前已经开始，其中单色，多色和彩色器件已经达到批量生产水平，大尺寸全其中单色，多色和彩色器件已经达到批量生产水平，大尺寸全彩色器件目前尚处在研究开发阶段。彩色器件目前尚处在研究开发阶段。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发

18、展的发展整体上看整体上看OLEDOLED的应用大致可以分为的应用大致可以分为3 3个阶段：个阶段：1 119971997年年20012001年，年，OLEDOLED的试验阶段。在这段时期的试验阶段。在这段时期OLEDOLED开始逐渐走出实验室，主要应用于汽车音响面板，开始逐渐走出实验室，主要应用于汽车音响面板，PDAPDA及手机及手机方面。但产品很有限，产品规格少，均为无源驱动，单色或区方面。但产品很有限，产品规格少，均为无源驱动，单色或区域彩色，很大程度上带有试验和试销的性质，域彩色，很大程度上带有试验和试销的性质，20012001年年OLEDOLED的全的全球销售额仅约为球销售额仅约为1.

19、51.5亿美元。亿美元。2 220022002年年20052005年，年，OLEDOLED的成长阶段。在这段时期人们的成长阶段。在这段时期人们开始逐渐接触到更多带有开始逐渐接触到更多带有OLEDOLED的产品，例如车载显示器、的产品，例如车载显示器、PDAPDA、手机、手机、DVDDVD、数码相机、头戴用微显示器和家电产品等。仍以、数码相机、头戴用微显示器和家电产品等。仍以无源驱动、单色或多色显示、无源驱动、单色或多色显示、1010寸以下的小面板为主，但有源寸以下的小面板为主，但有源驱动的全彩色驱动的全彩色1010寸以上的面板也开始投入使用。寸以上的面板也开始投入使用。3 320052005年

20、以后，年以后，OLEDOLED的成熟阶段。随着的成熟阶段。随着OLEDOLED产业化技术产业化技术的日渐成熟，的日渐成熟，OLEDOLED将全面出击显示器市场并拓展属于自己的应将全面出击显示器市场并拓展属于自己的应用领域。其各项技术优势将得到充分发掘和发挥。用领域。其各项技术优势将得到充分发掘和发挥。 国内的发展情况：国内的发展情况： 从从19961996年开始，清华大学就成立了年开始，清华大学就成立了OLEDOLED项目组，并以实项目组，并以实现产业化为目标开展了持续的技术攻关。现产业化为目标开展了持续的技术攻关。 20012001年，基于清华大学的年，基于清华大学的OLEDOLED技术，成

21、立了（北京）维技术，成立了（北京）维信诺公司。信诺公司。 20022002年，维信诺公司在北京建成国内第一条年，维信诺公司在北京建成国内第一条OLEDOLED中试生中试生产线。产线。 20082008年，在江苏昆山建成第一条年，在江苏昆山建成第一条PMOLEDPMOLED大规模生产线，大规模生产线，成功实现了成功实现了OLEDOLED产品的规模化生产。产品的规模化生产。 目前维信诺已成为国际上最主要的目前维信诺已成为国际上最主要的OLEDOLED生产企业之一，生产企业之一，产品远销欧美、韩、日及台湾地区。产品远销欧美、韩、日及台湾地区。 据国际权威显示行业调研与咨询机构据国际权威显示行业调研与

22、咨询机构DisplaySearchDisplaySearch公公司最新统计，司最新统计，20122012年维信诺公司小尺寸年维信诺公司小尺寸OLEDOLED产品出货量位居产品出货量位居全球第一。全球第一。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展 国内的发展情况：国内的发展情况： 20102010年年6 6月，维信诺建成了国内首条月，维信诺建成了国内首条AMOLEDAMOLED中试生产线；中试生产线； 20102010年年1212月，全线打通月，全线打通LTPS-TFTLTPS-TFT背板制造工艺技术，并背板制造工艺技术，并先后研制成功先后研制成功2.82.8英寸和英寸和3.53

23、.5英寸英寸AMOLEDAMOLED全彩显示屏；全彩显示屏； 20112011年年1111月，成功开发出国内首款月，成功开发出国内首款7.67.6英寸英寸AMOLEDAMOLED全彩全彩显示屏和显示屏和1212英寸英寸AMOLEDAMOLED全彩显示屏。全彩显示屏。 20132013年年8 8月，维信诺公司发布月，维信诺公司发布3.53.5英寸单色柔性英寸单色柔性AMOLEDAMOLED显显示器，该显示器采用薄膜封装技术，是中国大陆首款柔性示器，该显示器采用薄膜封装技术，是中国大陆首款柔性AMOLEDAMOLED显示器，弯曲半径小于显示器，弯曲半径小于1010毫米。毫米。 正在紧张建设的正在紧

24、张建设的5.55.5代代AMOLEDAMOLED量产线进展顺利，预计于量产线进展顺利，预计于20142014年下半年正式投产。年下半年正式投产。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展 截至目前，维信诺和清华大学拥有截至目前，维信诺和清华大学拥有OLEDOLED相关专利相关专利520520多多项，负责制定项，负责制定2 2项项OLEDOLED国际标准，主导制定国际标准，主导制定OLED 3OLED 3项国家标项国家标准、准、5 5项项OLEDOLED行业标准，并荣获国家技术发明一等奖等多项行业标准，并荣获国家技术发明一等奖等多项荣誉。荣誉。 目前目前OLEDOLED技术发展的重

25、要趋势：技术发展的重要趋势：（1 1）开发新型）开发新型OLEDOLED有机材料；有机材料；（2 2）改善生产工艺，提高成品率，以保证产品推向市场后）改善生产工艺，提高成品率，以保证产品推向市场后的竞争力；的竞争力；（3 3）研制彩色显示屏及相关驱动电路；）研制彩色显示屏及相关驱动电路；（4 4）为了实现大屏幕，研发低温多晶硅）为了实现大屏幕，研发低温多晶硅TFTTFT方式驱动的方式驱动的OLEDOLED显示器。显示器。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展 目前的目前的OLEDOLED电视机面临的几大问题（电视机面临的几大问题（2013.082013.08）：）： 虽然虽然

26、OLEDOLED电视机的显示效果很好，而且很有前景，但短电视机的显示效果很好，而且很有前景，但短期内仍然面临一些问题。期内仍然面临一些问题。（1 1）价格太贵价格太贵，短期内也难以降价。，短期内也难以降价。 三星三星S9 OLEDS9 OLED电视的价格仍然高达电视的价格仍然高达89998999美元美元 ； LG 55EM9800LG 55EM9800的价格更是高达的价格更是高达1499914999美元美元 ； 但但OLEDOLED的生产的生产难度远高难度远高于于LEDLED液晶电视。考虑到液晶电视。考虑到OLEDOLED面面临的生产问题，这类产品短期内仍然无法实现亲民的价格。临的生产问题，这

27、类产品短期内仍然无法实现亲民的价格。至于两年或五年后的情况，现在还不好说。至于两年或五年后的情况，现在还不好说。（2 2）表面不平表面不平 美国市场销售的首批美国市场销售的首批OLEDOLED电视机，并不像其他电视机那电视机，并不像其他电视机那样采用平板设计，而是设计成了曲面。边角似乎比中央部分样采用平板设计，而是设计成了曲面。边角似乎比中央部分更宽，与传统平板电视相比似乎有一点梯形效果。水平边缘更宽，与传统平板电视相比似乎有一点梯形效果。水平边缘处也更宽，在顶端出现了轻微的处也更宽，在顶端出现了轻微的U U形，底部则是倒转的形，底部则是倒转的U U形。形。 3.1.4 OLED 3.1.4

28、OLED的发展的发展3 3、容易烧屏容易烧屏 OLEDOLED很容易烧屏。与等离子电视和很容易烧屏。与等离子电视和CRTCRT显示器一样，如显示器一样，如果图像静止时间过长，果图像静止时间过长，OLEDOLED会将图像在屏幕上短暂保留一段会将图像在屏幕上短暂保留一段时间，甚至可能永久保留。虽然具体受影响的概率目前还不时间，甚至可能永久保留。虽然具体受影响的概率目前还不确定。三星确定。三星OLEDOLED电视机设计了烧屏保护功能。电视机设计了烧屏保护功能。4 4、可选尺寸少可选尺寸少，只有，只有5555英寸可选英寸可选 OLEDOLED电视最早是在电视最早是在20082008年亮相的，当时的索尼

29、年亮相的，当时的索尼XEL-1XEL-1尺尺寸只有寸只有1111英寸，但之后再也没有在亚洲之外推出其他产品。英寸，但之后再也没有在亚洲之外推出其他产品。虽然虽然5555英寸对电视而英寸对电视而 言是个很好的尺寸，但如果你想寻找言是个很好的尺寸，但如果你想寻找更大或更好的屏幕，目前别无选择。虽然其他尺寸迟早会推更大或更好的屏幕，目前别无选择。虽然其他尺寸迟早会推出，但由于生产难度很大，可能还要等上一段时间。出，但由于生产难度很大，可能还要等上一段时间。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展（5 5）OLEDOLED技术尚不成熟技术尚不成熟 虽然这并非第一代虽然这并非第一代OLE

30、DOLED显示屏，但与液晶和等离子相比显示屏，但与液晶和等离子相比仍是新兴技术。仍是新兴技术。OLEDOLED的量产仍然面临两大问题，即的量产仍然面临两大问题，即蓝像素的蓝像素的相对寿命较短相对寿命较短和和较低的良品率较低的良品率。 与红、绿像素相比，蓝像素效率低得多与红、绿像素相比，蓝像素效率低得多有研究显示，有研究显示，蓝像素仅为蓝像素仅为4%4%，另外两种高达，另外两种高达20%20%。蓝像素还有可能降低屏。蓝像素还有可能降低屏幕的寿命，之前有研究显示，索尼幕的寿命，之前有研究显示，索尼XEL-1XEL-1使用使用10001000小时后，小时后，屏幕的亮度就降低了屏幕的亮度就降低了12%

31、12%。随着技术的进步，这种情况或许。随着技术的进步，这种情况或许已经改善，但没有一家公司给出过确切数据。已经改善，但没有一家公司给出过确切数据。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展（5 5）OLEDOLED技术尚不成熟技术尚不成熟 低良品率指的是每生产一台能够上架销售的低良品率指的是每生产一台能够上架销售的OLEDOLED电视，电视，都要有很多面板因为缺陷被废弃。都要有很多面板因为缺陷被废弃。 数据显示，数据显示，20122012年的年的OLEDOLED良品率只有良品率只有10%10%。然而，三星。然而，三星号称最近已经大幅提升了良品率，这也是该公司将首款号称最近已经大幅

32、提升了良品率，这也是该公司将首款OLEDOLED电视机降价电视机降价60006000美元的原因。美元的原因。 这并不意味着良品率问题得到解决，但在该问题正式解这并不意味着良品率问题得到解决，但在该问题正式解决前，决前，OLEDOLED仍将是一款小众产品。这两家公司都没有发布新仍将是一款小众产品。这两家公司都没有发布新款款OLEDOLED电视机的官方寿命，但电视机的官方寿命，但LGLG和三星的和三星的OLEDOLED电视机都提供电视机都提供1212个月的质保。个月的质保。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展（6 6）技术并不统一）技术并不统一 三星和三星和LGLG在生产在生产

33、OLEDOLED屏幕时采用了截然不同的像素技术，屏幕时采用了截然不同的像素技术，而目前还很难判断孰优孰劣。而目前还很难判断孰优孰劣。 三星的方法是像等离子电视或三星的方法是像等离子电视或LEDLED液晶电视一样，整合液晶电视一样，整合了离散的红、绿、蓝三种子像素。由于蓝像素存在不确定性，了离散的红、绿、蓝三种子像素。由于蓝像素存在不确定性，所以长期可靠性难以判断。所以长期可靠性难以判断。 LGLG针对蓝像素问题设计的方法可能更具成本效率。该公针对蓝像素问题设计的方法可能更具成本效率。该公司使用了一个网格来制成白色司使用了一个网格来制成白色OLED(OLED(其实质是压缩过的红、其实质是压缩过的

34、红、绿、蓝绿、蓝OLEDOLED层层) )，之后再在上面覆盖一系列滤光镜来生成四，之后再在上面覆盖一系列滤光镜来生成四种不同的子像素：红、绿、蓝、白。种不同的子像素：红、绿、蓝、白。LGLG表示，这种方法的优表示，这种方法的优势是可以实现更高的亮度。势是可以实现更高的亮度。 3.1.4 OLED 3.1.4 OLED的发展的发展 3.1.5 OLED 3.1.5 OLED的应用的应用（1 1）3G3G通信终端通信终端 （2 2）壁挂电视和电脑显示器）壁挂电视和电脑显示器 （3 3）军事和特殊用途）军事和特殊用途（4 4）柔软显示器）柔软显示器（5 5）作装饰品和照明）作装饰品和照明200920

35、09展索尼首发展索尼首发2121英寸英寸OLEDOLED电电视，分辨率为视，分辨率768 2012 CES2012 CES三星、三星、LGLG推出的推出的5555吋吋OLEDOLED平平板电视板电视 三星、三星、LGLG都推出了基于都推出了基于OLEDOLED技术的大尺寸平板电视技术的大尺寸平板电视 。三星的。三星的OLEDOLED电视采电视采用自家的用自家的“SUPER OLED”SUPER OLED”技术，之前已经使用在热销手机技术，之前已经使用在热销手机GALAXY SIIGALAXY SII上，并上，并且饱受好评。且饱受好评。 LGLG公司也针锋相对的推出了同

36、尺寸的公司也针锋相对的推出了同尺寸的OLEDOLED机型。百万级的超高对比度以机型。百万级的超高对比度以及超过及超过100%100%的的NTSCNTSC色域使其具备远胜于普通液晶电视的色彩表现。色域使其具备远胜于普通液晶电视的色彩表现。 OLEDOLED技术被普遍认为是替代等离子技术被普遍认为是替代等离子/ /液晶的下一代平板显示技术。在几乎液晶的下一代平板显示技术。在几乎所有关键指标上都大幅度领先于现有的平板显示技术。所有关键指标上都大幅度领先于现有的平板显示技术。OLEDOLED技术之前的主要技术之前的主要问题是良品率低、成本高，因此只被用在少数高端手机、平板电脑上。问题是良品率低、成本高

37、，因此只被用在少数高端手机、平板电脑上。维信诺研发成功中维信诺研发成功中国大陆首款单色柔国大陆首款单色柔性性AMOLEDAMOLED显示器显示器 可以卷起来的显示器可以卷起来的显示器 3.1.5 OLED 3.1.5 OLED的应用的应用用于电致发光的有机材料应具备以下特性：用于电致发光的有机材料应具备以下特性：在可见光区域内具有较高的荧光量子效率或良好的半导体特在可见光区域内具有较高的荧光量子效率或良好的半导体特性，能有效地传导电子或空穴；性，能有效地传导电子或空穴；高质量成膜特性；高质量成膜特性；良好的稳定性和机械加工性能。良好的稳定性和机械加工性能。OLEDOLED用材料主要有电极材料、

38、载流子输送材料和发光材料。用材料主要有电极材料、载流子输送材料和发光材料。1 1、电极材料、电极材料（1 1）阴极材料）阴极材料 为提高电子的注入效率，要求选用功函数尽可能低的材料为提高电子的注入效率，要求选用功函数尽可能低的材料做阴极，做阴极，功函数功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。越低，发光亮度越高，使用寿命越长。A.A.单层金属阴极单层金属阴极 3.2 OLED 3.2 OLED的材料的材料把一个电子从固体内部刚刚移到此把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。物体表面所需的最少的能量。 B.B.合金阴极合金阴极 将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函将性质

39、活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极。数金属一起蒸发形成金属阴极。优点：提高器件量子效率和稳定性；优点：提高器件量子效率和稳定性； 能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。C.C.层状阴极层状阴极 由一层极薄的绝缘材料（如由一层极薄的绝缘材料（如LiF, Li2OLiF, Li2O，MgOMgO，AlAl2 2O O3 3等）等）和外面一层较厚的和外面一层较厚的AlAl组成，其电子注入性能较纯组成，其电子注入性能较纯AlAl电极高，电极高，可得到更高的发光效率和更好的可得到更高的发光效率和更好的I-VI-V特性曲线。特性曲线。D.

40、D.掺杂复合型电极掺杂复合型电极 将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间，可大大改善器件性能。之间，可大大改善器件性能。 3.2 OLED 3.2 OLED的材料的材料（2 2）阳极材料）阳极材料 为提高空穴的注入效率，要求阳极的功函数尽可能高。作为提高空穴的注入效率，要求阳极的功函数尽可能高。作为显示器件还要求阳极透明，一般采用的有金（为显示器件还要求阳极透明，一般采用的有金（AuAu）、透明导）、透明导电聚合物（如聚苯胺）和电聚合物（如聚苯胺）和ITOITO导电玻璃，常用导电玻璃，常用ITOITO玻璃。玻璃。2 2、载流子输送材

41、料、载流子输送材料（1 1）空穴输送材料（）空穴输送材料（HTMHTM） 有高的热稳定性，与阳极形成小的势垒，能真空蒸镀形成有高的热稳定性，与阳极形成小的势垒，能真空蒸镀形成无针孔薄膜。最常用的无针孔薄膜。最常用的HTMHTM均为芳香多胺类化合物。均为芳香多胺类化合物。好的好的HTMHTM应具备以下特性：应具备以下特性：高的空穴迁移率，利于空穴传输；高的空穴迁移率，利于空穴传输；相对较小的电子亲和能，有利于空穴注入；相对较小的电子亲和能，有利于空穴注入；相对较低的电离能，有利于阻挡电子；相对较低的电离能，有利于阻挡电子；良好的成膜性和热稳定行。良好的成膜性和热稳定行。 3.2 OLED 3.2

42、 OLED的材料的材料（2 2）电子输运材料）电子输运材料(ETM)(ETM) 现在采用的器件结构中电子传输层与发光层大多是合并的，现在采用的器件结构中电子传输层与发光层大多是合并的，因此专门用于电子传输的有机材料不多。这类材料在分子结构因此专门用于电子传输的有机材料不多。这类材料在分子结构上表现为缺电子体系，具有较强的电子接受能力，可以形成稳上表现为缺电子体系，具有较强的电子接受能力，可以形成稳定的负离子。定的负离子。好的电子传输材料应具备如下特性：好的电子传输材料应具备如下特性：较高的电子迁移率；较高的电子迁移率；相对较高的电子亲和能力，有利于电子注入；相对较高的电子亲和能力，有利于电子注

43、入；相对较大的电离能，有利于阻挡空穴；相对较大的电离能，有利于阻挡空穴；激发能量高于发光层的激发能量；激发能量高于发光层的激发能量；不能与发光层形成复合物；不能与发光层形成复合物；良好的成膜特性和稳定性。良好的成膜特性和稳定性。 3.2 OLED 3.2 OLED的材料的材料3 3、发光材料、发光材料发光材料应满足下列条件：发光材料应满足下列条件：高量子效率的荧光特性，荧光光谱主要分布高量子效率的荧光特性，荧光光谱主要分布400-700nm400-700nm可见可见光区域。光区域。良好的半导体特性，即具有高的导电率，能传导电子或空良好的半导体特性，即具有高的导电率，能传导电子或空穴或两者兼有。

44、穴或两者兼有。好的成膜性，在几十纳米的薄层中不产生针孔。好的成膜性，在几十纳米的薄层中不产生针孔。良好的热稳定性。良好的热稳定性。 3.2 OLED 3.2 OLED的材料的材料 OLED OLED实现彩色化的方法主要有：独立发光材料法、彩色滤实现彩色化的方法主要有：独立发光材料法、彩色滤光薄膜法和光色转换法等三种。光薄膜法和光色转换法等三种。1 1、独立发光材料法、独立发光材料法 目前采用最多的彩色模式，它利用了精密的目前采用最多的彩色模式，它利用了精密的金属荫罩与金属荫罩与CCDCCD象素对位技术。象素对位技术。首先分别制备首先分别制备RGBRGB三基色的独立发光中心，三基色的独立发光中心

45、，然后调整三基色不同比例的组合，利用加法混色原理实现不同然后调整三基色不同比例的组合，利用加法混色原理实现不同的颜色，使三色的颜色，使三色OLEDOLED元件独立发光构成一个象素。元件独立发光构成一个象素。 该项技术的关键在于提高发光材料的色纯度和发光效率，该项技术的关键在于提高发光材料的色纯度和发光效率，同时金属荫罩刻蚀技术也至关重要。同时金属荫罩刻蚀技术也至关重要。 随着随着OLEDOLED显示器的彩色化、高分辨率和大面积化，金属荫显示器的彩色化、高分辨率和大面积化，金属荫罩刻蚀技术直接影响着显示板画面的质量，所以对金属荫罩图罩刻蚀技术直接影响着显示板画面的质量，所以对金属荫罩图形尺寸精度

46、及定位精度提出了更加苛刻的要求。形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。 3.3 OLED 3.3 OLED的彩色化技术的彩色化技术 OLED OLED实现彩色化的方法主要有：独立发光材料法、彩色滤实现彩色化的方法主要有：独立发光材料法、彩色滤光薄膜法和光色转换法等三种。光薄膜法和光色转换法等三种。2 2、彩色滤光薄膜法、彩色滤光薄膜法 利用白光利用白光OLEDOLED结合彩色滤光膜，首先制备发白光结合彩色滤光膜，首先制备发白光OLEDOLED的器的器件，然后通过彩色滤光膜得到三基色，再组合三基色实现彩色件，然后通过彩色滤光膜得到三基色，再组合三基色实现彩色显示。显示。该项技术的关键在于该项

47、技术的关键在于获得高效率和高纯度的白光获得高效率和高纯度的白光。制作过程制作过程不需要金属荫罩对位技术不需要金属荫罩对位技术，可采用成熟的液晶显示，可采用成熟的液晶显示器器LCD LCD 的彩色滤光膜制作技术。所以是大尺寸全彩色的彩色滤光膜制作技术。所以是大尺寸全彩色OLED OLED 显显示器具有潜力的全彩色化技术之一。示器具有潜力的全彩色化技术之一。但采用此技术使透过彩色滤光膜所造成但采用此技术使透过彩色滤光膜所造成光损失高达三分之二光损失高达三分之二。 目前日本目前日本TDKTDK公司和美国公司和美国KodakKodak公司采用这种方法制作公司采用这种方法制作OLED OLED 显示器。

48、显示器。 3.3 OLED 3.3 OLED的彩色化技术的彩色化技术 OLED OLED实现彩色化的方法主要有：独立发光材料法、彩色滤实现彩色化的方法主要有：独立发光材料法、彩色滤光薄膜法和光色转换法等三种。光薄膜法和光色转换法等三种。3 3、光色转换法光色转换法 以蓝光以蓝光OLEDOLED结合光色转换膜阵列，首先制备发蓝光结合光色转换膜阵列，首先制备发蓝光OLEDOLED的器件，然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光和绿光，的器件，然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光和绿光，从而获得全彩色。从而获得全彩色。该项技术的关键在于该项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度及效率提高光色转换材料

49、的色纯度及效率。不需要金属荫罩对位技术不需要金属荫罩对位技术，只需蒸镀蓝光只需蒸镀蓝光OLEDOLED元件元件，是未来，是未来大尺寸全彩色大尺寸全彩色OLEDOLED显示器极具潜力的全彩色化技术之一。显示器极具潜力的全彩色化技术之一。但但光色转换材料容易吸收环境中的蓝光光色转换材料容易吸收环境中的蓝光，造成，造成图像对比度下图像对比度下降降，同时光导也会造成，同时光导也会造成画面质量降低画面质量降低的问题。的问题。 目前掌握此技术的日本出光兴产公司已生产出目前掌握此技术的日本出光兴产公司已生产出1010英寸的英寸的OLEDOLED显示器。显示器。 3.3 OLED 3.3 OLED的彩色化技术

50、的彩色化技术 3.4 OLED 3.4 OLED的驱动技术的驱动技术 从电子学角度简述有机电致发光显示器件的显示原理为：从电子学角度简述有机电致发光显示器件的显示原理为：在大于某一阈值的外加电场作用下，空穴和电子以电流的形式在大于某一阈值的外加电场作用下，空穴和电子以电流的形式分别从阳极和阴极注入夹在阳极和阴极的有机薄膜发光层，两分别从阳极和阴极注入夹在阳极和阴极的有机薄膜发光层，两者结合并生成激子，发生辐射复合而导致发光。者结合并生成激子，发生辐射复合而导致发光。发光强度与注发光强度与注入的电流成正比入的电流成正比，注入到显示器件中的每个显示像素的电流可注入到显示器件中的每个显示像素的电流可

51、以单独控制，不同的显示像素在驱动信号作用下，在显示器上以单独控制，不同的显示像素在驱动信号作用下，在显示器上合成出各种字符、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的功能就是提供这种电流信号。动的功能就是提供这种电流信号。 驱动方法分为有源驱动（驱动方法分为有源驱动（AM-OLDEAM-OLDE）和无源驱动（）和无源驱动（PM-PM-OLEDOLED）两种。）两种。有源驱动有源驱动突出的特点是突出的特点是恒流驱动电路集成恒流驱动电路集成在显在显示屏上，而且每一个发光像素对应集成有一个示屏上，而且每一个发光像素对应集成有一个薄膜晶体薄膜晶体管

52、和一管和一个电荷存储个电荷存储电容电容，该存储电容上的电压保证在一帧周期内，对，该存储电容上的电压保证在一帧周期内，对应像素一直维持其发光或不发光的状态。应像素一直维持其发光或不发光的状态。 有机电致发光器件具有二极管有机电致发光器件具有二极管单向导通特性单向导通特性。但是由于有。但是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机发光薄膜的厚度在纳米量级，发光面积尺寸一般大于100um100um，器件具有很明显的电容特性，为了提高显示器件的刷新频率，器件具有很明显的电容特性，为了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对不发光的像素对应的电容进行快速放电。 目前很

53、多采用目前很多采用正向恒流反向恒压正向恒流反向恒压的驱动模式。的驱动模式。 3.4 OLED 3.4 OLED的驱动技术的驱动技术 3.4.1 PM-OLED 3.4.1 PM-OLED（无源驱动）（无源驱动）一、静态驱动方式一、静态驱动方式共阴和共阳共阴和共阳 一般各有机电致发光像素的阴极是连在一起的，各像素的一般各有机电致发光像素的阴极是连在一起的，各像素的阳极是分离引出的，这是共阴。阳极是分离引出的，这是共阴。OLEDOLED静态驱动方式示意图静态驱动方式示意图 器件的阴极连在一器件的阴极连在一起引出接到某一电压源起引出接到某一电压源U1U1（如（如0V0V），阳极），阳极AiAi通通过

54、一个可控中间接线端过一个可控中间接线端MiMi可与另一电源电压可与另一电源电压U2U2（如（如-5V-5V）或者与可调）或者与可调幅值的恒流源幅值的恒流源DiDi相接。相接。 控制所要显示的像素阳极（如控制所要显示的像素阳极（如A2A2）对应的中间连接端，）对应的中间连接端，M2M2与对应的可调幅值恒流源与对应的可调幅值恒流源D2D2相连，在恒流源电压与阴极电压之相连，在恒流源电压与阴极电压之差大于像素发光阈值的前提下，像素将在恒流源的驱动下发差大于像素发光阈值的前提下，像素将在恒流源的驱动下发光处于显示状态。光处于显示状态。OLEDOLED静态驱动方式示意图静态驱动方式示意图 对于不发光的像

55、素，对于不发光的像素，控制所要显示的像素阳极控制所要显示的像素阳极对应的中间连接线端与对应的中间连接线端与- -5V5V电源相连，由于像素的电源相连，由于像素的阳极阴极之间的电压差为阳极阴极之间的电压差为-5V-5V，发光二极管反向截，发光二极管反向截止，像素不发光，处于止，像素不发光，处于不显示状态。不显示状态。 加在像素上的单向直加在像素上的单向直流会产生交叉效应，所以必须采用交流的形式。流会产生交叉效应，所以必须采用交流的形式。 3.4.1 PM-OLED 3.4.1 PM-OLED（无源驱动）（无源驱动）二、动态驱动二、动态驱动 当像素众多时，采用静态驱动将产生众多引脚以及庞大的当像素

56、众多时，采用静态驱动将产生众多引脚以及庞大的硬件驱动电路。所以可采取与液晶类似的矩阵电极驱动，每个硬件驱动电路。所以可采取与液晶类似的矩阵电极驱动，每个有机电致发光显示像素都由其所在的行与列的位置唯一确定。有机电致发光显示像素都由其所在的行与列的位置唯一确定。为了点亮整屏像素，将采取逐行点亮或逐列点亮，为了点亮整屏像素，将采取逐行点亮或逐列点亮， 点亮整屏点亮整屏像素时间小于人眼视觉暂留极限像素时间小于人眼视觉暂留极限20ms20ms。这样的方法叫作动态驱。这样的方法叫作动态驱动法。动法。1 1、动态驱动方法简述、动态驱动方法简述 假设行为阴极，采用行扫描。假设行为阴极，采用行扫描。 有机电致

57、发光显示的动态驱动法是循环地给每行电极施加有机电致发光显示的动态驱动法是循环地给每行电极施加选择脉冲，同时所有列电极给出该行像素的驱动电流脉冲，实选择脉冲，同时所有列电极给出该行像素的驱动电流脉冲，实现该行所有显示像素的驱动。这种行扫描是逐行顺序进行的，现该行所有显示像素的驱动。这种行扫描是逐行顺序进行的，循环扫描所有的行一遍所用的时间为循环扫描所有的行一遍所用的时间为帧周期帧周期。 3.4.1 PM-OLED 3.4.1 PM-OLED（无源驱动）（无源驱动） 矩阵驱动方式对于半选像素会产生交叉效应，解决办矩阵驱动方式对于半选像素会产生交叉效应，解决办法法反向截止法反向截止法。反向截止强行使

58、可能形成发光的弱场漂。反向截止强行使可能形成发光的弱场漂移电流和扩散电流都不可能在像素中通过，有效消除交叉效移电流和扩散电流都不可能在像素中通过，有效消除交叉效应。应。2 2、动态驱动的实现、动态驱动的实现 CPUCPU控制电路产生总控制信号，行控制电路和列驱动电路控制电路产生总控制信号，行控制电路和列驱动电路在总控制信号下，结合各自内部功能，产生基本行信号和基在总控制信号下，结合各自内部功能，产生基本行信号和基行控制行控制电路电路行驱动行驱动电路电路OLEDOLED列驱动电路列驱动电路列控制电路列控制电路CPUCPU（或（或MCUMCU）控制电路控制电路本列信号，行驱动电路本列信号，行驱动电

59、路和列驱动电路在总控制和列驱动电路在总控制信号、基本行信号和基信号、基本行信号和基本列信号下，结合各自本列信号下，结合各自内部功能，产生行扫描内部功能，产生行扫描信号和列数据信号。信号和列数据信号。矩阵式矩阵式OLEDOLED动态驱动控制电路框图动态驱动控制电路框图 3.4.1 PM-OLED 3.4.1 PM-OLED（无源驱动）（无源驱动）3 3、灰度显示、灰度显示（1 1）幅值控制法）幅值控制法 在输入数据的列驱动器中加入输出的电信号复制的控制，在输入数据的列驱动器中加入输出的电信号复制的控制，使有机电致发光显示产生灰度的变化。使有机电致发光显示产生灰度的变化。（2 2）空间灰度调制）空

60、间灰度调制 将显示像素划分为若干可控单独控制的将显示像素划分为若干可控单独控制的“子像素子像素”，当显，当显示像素中不同数量的子像素被选通时，在一定距离外观察，像示像素中不同数量的子像素被选通时，在一定距离外观察，像素将显示不同的灰度级。素将显示不同的灰度级。优点：不需要特殊的驱动和控制技巧。优点：不需要特殊的驱动和控制技巧。缺点：首先不可能将显示像素分割成很多子像素，因此不可能缺点：首先不可能将显示像素分割成很多子像素，因此不可能有很多灰度级别。有很多灰度级别。 其次，其灰度级别是增加微细加工成本的成本和降低分其次，其灰度级别是增加微细加工成本的成本和降低分辨率来实现的。辨率来实现的。 大量