淺談手機的新型顯示屏OLED

由于有機電致發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，OLED) 由于同時具備自發(fā)光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構造及制程較簡單等優(yōu)異之特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術，因此目前全球有多家廠商投入研發(fā)，根據(jù)了解和估計，我國目前手機市場上采用OLED產(chǎn)品的手機共38款[單色OLED10 款,區(qū)域色15款,256色8款,全色3款](見表1),據(jù)本人得知目前國內手機設計公司正在著手研發(fā)的OLED手機,已有7款.再加上SKD/CKD的產(chǎn)品和國際品牌的產(chǎn)品。

預計到年底我國手機市場上會有50款OLED產(chǎn)品手機，風騷于我國手機市場(見表2)。同時在綜合表3數(shù)據(jù)顯示,OLED未來可望與STN-LCD及TFT-LCD技術抗衡,至此向大家介紹OLED的相關知識。

一、OLED發(fā)展歷史

其依材料區(qū)分大致可分為小分子系及高分子系兩種，小分子系是以染料及顏料為材料，稱為OLED，在1987年由美國伊士曼柯達公司(Eastman Kodak Co.)的C.W.Tang[鄧青云博士,出生于香港,畢業(yè)于臺灣大學化學系]所發(fā)表，高分子系式以共軛性高分子為材料，則稱為PLED(Polymer Light-emitting Diode)或LEP(Light-emitting Polymer Device)，是由英國劍橋大學(Cambrige Univ.)所1990年提出。1992年劍橋成立顯示技術公司CDT(Cambrige Display Technology),使PLED商業(yè)化.

二、OLED的發(fā)光原理

OLED的發(fā)光原理與LED相似，是利用外加偏壓使電洞和電子分別由正、負極出發(fā)，并在有機發(fā)光層相遇而產(chǎn)生發(fā)光作用，其中陽極為ITO導電膜，陰極則含有Mg、Al、Li等金屬，其基本結構如(圖四)所示。而OLED發(fā)光的顏色取決于有機發(fā)光層的材料，故廠商可由改變發(fā)光層的材料而得到所需之顏色。也可以理解為主要發(fā)光原理是由電子與電洞結合而產(chǎn)生光，視材料的不同，電子與電洞所具的能階也有差異，進而產(chǎn)生不同波長(即不同顏色)的光線。

三、OLED/Polymer OLED(高分子OLED)

OLED為自發(fā)光材料，不需用到背光板，同時視角廣、畫質均勻、反應速度快、較易彩色化、用簡單驅動電路即可達到發(fā)光、制程簡單、可制作成撓曲式面板，符合輕薄短小的原則，應用范圍屬于中小尺寸面板；但由于OLED驅動電壓較高、因此在能量上使用的效益較差。而PLED由于不需經(jīng)過薄膜制程及高價的真空裝置，組件構造只有2層，較為簡單，因此在投資成本上較OLED低很多；但由于PLED在色彩的表現(xiàn)上不如OLED佳，每個顏色衰減常數(shù)不同，必須對色彩偏差做補償，同時頻寬又大，發(fā)光色彩不易調整，因此產(chǎn)品的壽命亦較短暫，目前PLED主要應用范圍以大尺寸面板為主。從產(chǎn)品的市場區(qū)隔來看，OLED 的市場利基要往高單價、高附加價值的產(chǎn)品發(fā)展，而PLED則往大量而低單價的產(chǎn)品發(fā)展。

四、無源OLED和有源OLED

OLED以驅動方式可分為無源驅動(Passive Matrix；PMOLED)與有源驅動(Active Matrix；AMOLED)兩種,OLED的驅動方式是屬于電流驅動。無源方式的構造較于簡單，驅動視電流決定灰階，應用在小尺寸產(chǎn)品上的分辨率及畫質表現(xiàn)還算不錯，但若要往大尺寸應用產(chǎn)品發(fā)展，恐怕會提高消耗電量、壽命降低的問題發(fā)生。最好的對應的則是采用有源驅動方式，因為有源的電流整流性較無源方式佳，不易產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，同時使用在低溫多晶硅(Poly-si)TFT技術時，電流可以產(chǎn)生阻抗較低的小型TFT，符合大尺寸、大畫面OLED顯示器的需求。

五、OLED彩色化方式

OLED以彩色化的方式區(qū)分可分為三種，一,"RGB三色發(fā)光結構"、二,"色變換結構[白光＋彩色濾光片]",三,"彩色濾光膜[藍光＋色轉換層]"等3種方式。由于3色發(fā)光結構運用獨立發(fā)光材料RGB(紅綠藍)3色進行排列，具有發(fā)光效率佳的特性，不需再加上彩色濾光片或色彩變換層的薄膜，為目前投入廠商最普遍的使用方式；但由于3色法制程是采用屏蔽(shadow mask)蒸鍍法，因此色彩的精細度較差。而色變換方式則是以藍色發(fā)光材料進行發(fā)光，發(fā)光時中間隔上一層薄膜，因此發(fā)光效率不如3色發(fā)光方式佳。彩色濾光片則是以白光發(fā)光材料進行發(fā)光，中間加了一層彩色濾光片，因此發(fā)光效率亦不如3色發(fā)光方式佳，目前擁有白光技術的廠商并不多。

六、OLED與LCD技術的比較

七、手機采用OLED、TFT ,CSTN產(chǎn)品特性比較

八、OLED工藝說明

ITO面板[Array制造工藝]→ITO面板(形成有機膜)→OLED模塊封裝測試→OLED成品

因OLED構造簡單，所以生產(chǎn)流程不似TFT-LCD制造工藝復雜，生產(chǎn)過程為有機材料、ITO面板(Array制造工藝)、ITO面板(形成有機模)、OLED模塊封裝測試。在Array制造工藝上，ITO面板清潔程度為OLED品質的關鍵因素的一，至此面板的清洗方式也成為各家廠商的商業(yè)機密，而OLED分子結構會影響成膜的完整性，若成膜不平整，將造成發(fā)光不均勻，適當?shù)挠袡C材料的選擇，理所當然成為廠商研究發(fā)展與未來競爭利基所在。另外，在薄膜形成過程中化合物生成反應將產(chǎn)生副產(chǎn)品的雜質，會影響發(fā)光效率與產(chǎn)品壽命，因此制造工藝中適度的純化是必要的。再者OLED器件的材料易受水氣與氧氣的影響，而使得器件劣化影響使用壽命，因此鍍膜后的封裝過程中需隔除空氣中水分，封裝技術的成敗直接影響器件的成敗，封裝技術可說是在整個制造工藝中相當重要的一環(huán)，目前尚未出現(xiàn)最佳的封裝方式，雖然OLED生產(chǎn)流程較為簡單，但在各個制造工藝階段仍然面臨不同的困難有待克服，因此OLED目前并無標準量產(chǎn)技術，廠商在制造工藝上仍有頗大的發(fā)展空間。

總結

OLED在副顯示器中用得最多,目前,大約百分之二十的副顯示器是使用OLED,在今后兩年中,全色OLED將用于主,副顯示器OLED,用得最多的將是分辨率96*64/96*96個像素的OLED顯示器,這些分辨率比較低的產(chǎn)品使用無源矩陣[passive ]OLED技術，制造成本低，功耗小。無源矩陣OLED技術的上限是128行。超過128行時，需要使用有源矩陣[Active]OLED技術。這是因為，無源矩陣在尋址是，陰極總線的電流負載及功耗受到限制。 OLED全色技術雖然技術尚未成熟,但隨著全球廠商投入研發(fā)的力度不短增加下,OLED技術將會愈來愈成熟,而目前風騷于手機及便攜式產(chǎn)品的LCD,將逐步會給OLED讓出相當部分市場.