淺談OLED顯示技術進展

薛小利

淺談OLED顯示技術進展

薛小利

（廈門天馬微電子有限公司，福建 廈門 361101）

在過去10年中，OLED顯示技術發展迅速，并取得了不小的成就，一時之間風靡全球。在這樣的趨勢下，諸如三星這樣的領軍集團率先將核心轉向對OLED顯示技術的研發。在大環境下，顯示技術進入了一個量產大規模化的階段，強有力地推動了OLED顯示技術的產業化進程。在不久的未來，OLED顯示技術將迎來更進一步的突破，并且為人類文明進步添上新的色彩。

OLED顯示技術；有機發光二極管；電子傳輸層；有機發光層

1 簡述OLED顯示技術

OLED是典型的自發光顯示技術的代表，最為常見的則是有源矩陣有機發光二極管（AMOLED），這也是其最基本的結構。通常情況下，人們認為OLED可以分為兩種，即小分子的OLED和高分子的OLED，這種分類方式是按照發光材料來區別的。全球目前所擁有的與OLED相關的專利就有1 400份之多，這其中有3項最基本的專利。小分子由美國的KODAK公司擁有這項基本專利，而高分子OLED這項專利的擁有者是英國CDT公司與美國的UNIAX公司。將有機氣相沉積、噴墨打印技術或者是真空熱蒸發等多種工藝運用在玻璃基板上面，形成陰陽級、空穴、電子傳輸層、有機發光層。

在OLED器材被施加電壓時，金屬陰極會產生電子，陽極會產生空穴，在電場通過力的作用，電子可以穿過電子的傳輸層，而空穴也會穿過空穴的傳輸層，然后兩者會在有機發光層相遇見，電子與空穴分數陰陽極，也就是正負電，它們會互相吸引，通過庫侖力吸引力的的作用將它們捆綁在一起，便成了人們所知道的激子，激子會形成有機發光，是OLED顯示技術的基本要素。

在過去10多年，有機發光的顯示技術取得了飛躍式的進展，而OLED的發光效率上也遠高于PDP以及CRT兩者，迎合市場需求，越來越多的研究單位與研發公司都在積極地進行研發與生產，在這過程中他們不斷地優化加強，在整個OLED顯示技術的發展中有著至關重要的地位。

2 OLED主要研究戰略

2.1 降低成本

支持OLED顯示技術的所需耗材成本費用高，如果想要這項技術被更廣泛運用，就需要相對降低其成本，比如，削減原本工藝的一些步驟、采用更大型的玻璃基板、降低研發初期的投資費用、降低驅動芯片（C）以及COO的成本費用。通過進行試驗研究發現，減少工藝步驟是比較有效的，以下根據這些技術優化進行闡述。

減少制作工藝的步驟，根據目前所掌握的技術，已經可以將有機發光層外側的掩膜從原來的紅綠藍3層，變成紅綠2層，減少了藍色發光層的這道工藝，即通過把藍色發光層與空穴的阻擋層進行共通化，二者合一，兼并兩者的功效，然后使其他發光層的厚度得到提升，以此來使藍色光凸顯出來。OLED顯示屏在三星公司的研發下，已經成功完成從22in到17in的突破。

同時，三星公司在減少工藝步驟的同時，還研發了頂發射器件的步驟簡化，頂發射器件是擴大OLED顯色區域的工藝，通過本身具有厚度的子像素形成微腔效應，運用空穴的注入層來控制子像素，從而得出了更簡便的微腔效應。

通過降低驅動芯片的成本，驅動電路除了在外部安裝驅動芯片外，還可以通過低溫多晶胿來實現，只要將其作用在玻璃基板上即可，這樣驅動線路就可以全部集中在玻璃基板上，從而降低驅動芯片的成本。

到目前為止，以低溫多晶硅代替外部驅動芯片已經制作成功，即LTPS-AMOLED顯示屏。這項技術除了能夠降低驅動芯片的成本，還在一定程度上減少了時間成本的投入，具有多方面的優勢。

2.2 減少功耗

如何降低OLED顯示技術的功能消耗，一直是此項技術的熱門研究，OLED顯示技術的功能消耗是從器件的構造、器件所使用的材料、整套顯示技術的驅動這三個方面產生的。因此要研究如何減少開發器件時的材料和構造的使用。在材料方面，對于高效的熒光和磷光摻雜材料的研發，各個研發機構都在爭前恐后地探索著。其中，波短長藍色材料受到各研究學者的特別關注，該材料的發光層禁帶與其他材料相比更寬，同時，無論是在電子注入效率，還是在一定速度效率方面都相對而言更低。FIrpic是目前藍色磷光摻雜材料應用最多的主體材料，但一種可以使器件的流明效率達到267 m/W的新型材料被TSAI等人開發出來，該新型主體材料為CzSi，其應用效率受到業界的廣泛認可。在器件構造方面，目前OLED顯示技術研發人員主要從電子輸送層的改善和引入頂發射結構兩方面入手來盡可能減少功能消耗。電壓的降低是通過改善電子傳輸層和注入效率來實現的，一般情況下可以將其降至2.0 V以下。同時，可以兼顧高純色度以及較低功能消耗的微腔效應可以在頂法結構下實現。

2.3 高精密化

高精密化顯示制造的工藝技術LTI（激光熱打印法）作為OLED顯示技術高畫質中的一項不可或缺的技術，其開發從來沒有停止過，而有機電子發光想要超越先前的平板技術達到2linga的精細度，就需要依靠這種發光層成膜技術（激光熱打印法）。

所謂激光熱打印法，即當激光照射在玻璃基板上時，蒸發的發光體會在上面形成薄膜，然后處在發光體與基體膜之間的LTHC層會由于激光的熱量而膨脹起來，進而使發光體與機體膜分隔開來，讓激光成為玻璃基板上的一層膜。LT法的應用可以使加熱速度達到每秒7×10 ℃，每in像素的LTHC溫度瞬為200 pp左右。此外，掩膜技術針對一些大尺寸基板的應對比較困難。噴墨打印法的的基礎精度為±10 μm，其量產化后最高精度可達200 ppi。LII法因為是直接把材料涂寫覆蓋成一張膜，所以精度可達±3 μm。在此之外，對于如何在大中型玻璃基板上應用掩膜技術有了較好的解答。通過應用LII法，三星已經成功研制了一種有機電致發光顯示器，該顯示器VGA為265in（對角67 cm）、302pi，像素尺寸為28 μm×84 μm，通過與頂部發射極結構的結合將開口率提到40%。有機電致發光平板顯示器的制作正在緊鑼密鼓的進行著，其中第二代玻璃基板（370 mm×470 mm）的LI裝置已投入使用，而第四代玻璃基板（730 mm×920 mm）使用對應裝置在三星公司的努力研制下，在不久的將來也會順利應用于平板顯示器。

2.4 長壽命化

近10年來OLED顯示技術發展迅速，與初期相比其壽命有了近百倍的提升。目前OLED技術基本上已經可以滿足手機的使用壽命，該技術通過對發光材料、電子傳輸層、器件結構和封裝技術的不斷改進提升，已經解決了顯示技術的壽命問題。隨著OLED 技術的不斷突破，其半壽命完全可以達到60 000左右，實現了在電視機上顯示的目標。

2.5 柔性化發展

隨著封裝技術的不斷改良，OLED顯示屏厚度已經達到1.5 mm以下，在薄型化發展的基礎上，OLED同時引入了柔性基板，提升了柔性，使其可以朝著柔性化顯示器的方向發展。目前，三星公司已經開發出一種新技術，該技術可以代替原來的封裝技術，其主要是將原先柵材料替換成有機和無機材料。相信在不久的將來該技術可以成功應用于社會。在柔性化方面，可卷曲的有機電致發光平板已經開發出來，其原理就是在將有機電致發光膜鍍在金屬箔上。由此可見，OLED正朝著柔性化快速發展。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，作為新型顯示技術的OLED在短短幾年內已經得到了全方位的提升，OLED顯示技術以其獨特的特性和持續地改進優化，最終取代了LCD在中小型屏幕領域的應用，成為當下應用最廣泛的技術。同時，隨著LITI等大屏鍍膜技術的發展，OLED在大屏制作中的發展前景也會越來越好。

［1］林豪慧，朱海燕. 2007—2017年全球有機發光二極管專利信息分析——基于Innography數據庫［J］.圖書情報導刊，2018，3（5）：60-65.

TN104.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.011

2095－6835（2019）24－0028－02

薛小利（1984—），女，福建漳州人，本科，科技管理中級工程師，主要研究方向為顯示產品品質問題研究解決及改善。

〔編輯：張思楠〕