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1、1OLED的研究进展 摘要：本文综述了 OLED 的技术原理、优缺点和研究进展及全球和我国的 OLED 产业发展现状。关键词：OLED；技术原理；优缺点；应用；发展1、前言OLED，即有机发光二极管 OLED（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display, OELD）。因为具备轻薄、省电等特性，因此从 2003 年开始，这种显示设备在 MP3 播放器上得到了广泛应用，而对于同属数码类产品的 DC 与手机，此前只是在一些展会上展示过采用 OLED 屏幕的工程样品，还并未走入实际应用的阶段。但
2、 OLED 屏幕却具备了许多 LCD 不可比拟的优势，因此它也一直被业内人士所看好1。二、OLED起源有机电致发光的研究工作始于20 纪 60 年代2， 但直到 1987 年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构， 才首次得到了高量子效率、 高发光效率、 高亮度和低驱动电压的有机发光二极管 （OLED）3。这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。与传统的发光和显示技术相比较， OLED具有驱动电压低、 体积小、 重量轻、 材料种类丰富等优点， 而且容易实现大面积制备、 湿法制备以及柔性器件的制备。近年来， OLED技术飞速发展。2001 年， 索尼公司研制成功 13 英 寸 全 彩 OL
3、ED 显示器，证明 了 OLED 可以用于大型平板显示； 2002 年， 日本 三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动 OLED显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步； 2007 年， 日本索尼公 司推出了 11 英 寸 的 OLED 彩色电视机，率先实现 OLED 在中大尺寸、 特别是在电视领域的应用突破。三、OLED 的技术原理OLED 是指有机半导体材料和有机发光材料在电场的驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的技术。其原理是用 ITO 玻璃透明电极和金属电极分别作为器件的阳极2和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子传输层和空穴传输层，然
4、后分别迁移到发光层，相遇后形成激子使发光分子激发，后者经过辐射后发出可见光。辐射光可从 ITO 一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。下图是一个简单的 OLED 器件结构示意图4。四、OLED 的优缺点4.1 轻薄超薄是手机的发展趋势，这对于具有轻薄特点的 OLED 来说是个巨大商机4。4.2 响应速度快OLED 的响应速度比 LCD 快 1000 倍以上，不存在影像拖尾的现象，特别适用于3G 视频技术5。4.3 稳定性好在工作温度范围内，OLED 的光电参数稳定性非常好。LCD 由于液晶在高低温的固有特性，通常在低温时显示变暗、响应速度变慢，在高温时显示变亮。而 OLED 在其所允许
5、的工作范围内，对比度、响应速度和亮度等光电参数基本上不会变化5。34.4 寿命短OLED 工作寿命通常定义为器件亮度减少到初始亮度的 50且能正常工作的持续时间。目前，众多 OLED 厂商只能保证产品寿命在 8000 小时左右。这主要是由于有机发光材料衰减的原因，因此开发长寿命的发光材料是解决这个问题的当务之急5。4.5 功耗大目前 OLED 的功耗是同等尺寸 LCD 的数倍以上，开发高发光效率的有机材料和开发新的驱动方法是解决这个问题的根本5。4.6 影像残留由于亮度的衰减，长期点亮的像素将会有影像残留下来。因此客户在产品设计时最好先与 OLED 厂商多沟通，尽可能采用 OLED 厂商推荐的
6、应用指导5。4.7 户外可视性差由于 OLED 是自身发光的，在户外的强烈阳光照射下，其可视性很差，要想解决这个问题只能提高表面亮度和对比度5。五、全球 OLED 产业概况OLED 为全固态结构， 主动发光， 无需背光源， 被业内人士称为 “梦幻般的显示技术” ， 是最有发展前景的新型显示技术之一， 也是国际上高技术领域的一个竞争热点。 与液晶显示器（LCD） 相比， OLED 具有许多优点， 如高亮度、 高对比度、 超轻期薄、 响应时间短、 无视角限制、 低功耗、 抗震性能好、工作温度范围宽、 能实现柔软显示等。根据驱动方式不同， OLED 可分为 2 种， 一种是无源驱动型 OLED（PM
7、OLED） ， 一种是有源驱动型 OLED （AMOLED） 。 目前， 全球中、小尺寸 PMOLED 技术现已成熟， 产品主要应用于手机副屏、 MP3、 仪器仪表等， 预计未来全球 PMOLED 的年出货量将维持在 5000 万支左右。AMOLED 显示市场也呈现出强劲的发展势头， 中小尺寸的 AMOLED 技术日益成熟，诺基亚、 LG、 三星已推出了多款 AMOLED 屏手机， 索尼、LG 也都相继推出了其AMOLED 电视。 三星移动显示(Samsung Mobile Display)部门科技长 Sang-Soo Kim在 2010 年 5 月 25 日由信息显示学会(Society f
8、or Information Display，SID)所举办的年4会上发表主题演讲时指出， AMOLED 可望在 2015 年成为大尺寸电视机的主流技术。 Kim 表示，AMOLED 可望继 LED、 3D 技术之后成为电视机市场的成长动能来源， 届时采用的生产线将由目前的 4.5 代跃升至 8 代。 在移动显示应用方面， Kim 预估OLED 的渗透率将由 2010 年的 8.2%跳升至 2015 年的 53%。由于具有可大面积成膜、 功耗低等特性， OLED 还是一种理想的平面光源， 在节能环保型照明领域具有广泛的应用前景。 随着技术的不断成熟，OLED 照明市场现在已经开始启动，国外 3
9、 大照明公司欧司朗 （OSRAM） 、飞利浦 （Philips） 、 通用电气(GE)都有 OLED 照明的量产计划。 根据权威市场调研机构 Display Search 2009 年发布的数据预测， 预计2016 年 OLED 在显示领域的产值将达到 87 亿美元，在照明领域的产值将达到 60 亿美元。实现大尺寸 OLED 技术的突破和产业化是未来 OLED 产业的发展趋势。目前全球 OLED 技术较为发达的国家和企业都给予 OLED 产业充分的重视比如日本、 韩国等国政府都给予了本国 OLED 产业巨大的支持 ； 全球显示领域的主要企业，如三星、 LG、 索尼等均对 OLED 技术及其未来
10、应用十分重视， 投入巨资进行技术和产品开发并取得了初步成果， 并试图通过掌握核心技术来推动本国 OLED 产业的迅猛发展。六、我国 OLED 产业发展现状我国从 20 世纪 90 年代开始进行 OLED 材料、 器件以及量产工艺的研发。 在过去几年里， 我国 OLED 技术研究水平上升很快， 介入的科研机构和企业也越来越多，主要包括清华大学、华南理工大学、 吉林大学、 上海大学、南京邮电大学、 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、 中科院化学所、 昆山维信诺显示技术有限公司 （以下简称 “维信诺公司” )、 四川虹视显示技术有限公司、 彩虹集团、 上海天马微电子有限公司、 京东方科技集团股
11、份有限公司、 广东中显科技有限公司等。其中， 以清华大学和维信诺公司为代表的一批科研院校和企业通过不断创新实现了多项 OLED 技术的突破， 使我国 OLED 整体技术达到国际先进水平， 并且在多项关键技术方面达到了国际领先水平， 例如清华大学成功解决了高亮度、 抗电磁干扰、 抗震动和抗力学冲击等关键技术问题， 将 OLED 经过多年的不懈努力，我国 OLED 产业实现了全套量产工艺的开发， 大规模产业化由理想变为现实。 清华大学和维信诺公司、 四川虹视显示技术有限公司、 彩虹集团也相继投建了 PMOLED 生产线， 并且已经取得了阶段性的成果。 例如， 2008 年， 清华大学和维信诺公司依
12、靠自主技术5建设的国内第一条 PMOLED 大规模生产线在江苏昆山建成投产， 标志着中国新型平板显示技术领域通过多年的自主创新， 已取得重大突破， 显示产业由“中国制造” 开始走向 “中国创造” 。发展大尺寸 AMOLED、 OLED 照明、 OLED 柔性显示是未来全球 OLED 产业发展的重点和热点。在 OLED 柔性显示方面， 清华大学和维信诺公司对柔性 OLED 材料、 器件结构及基板技术进行了系统研究，制备了基于塑料基板的柔性 OLED 显示器件及照明器件， 并采用特殊的表面平整化技术和透明电极结构设计，制备了基于不锈钢基板的红、 绿、 蓝柔性 OLED 器件； 苏州大学和华南理工大
13、学也推出了柔性 OLED 显示器件。在照明领域， 清华大学、 维信诺公司、 苏州大学、 吉林大学、 华南理工大学、 中国科学院理化技术研究所、 中科院长春应用化学所等都在开展 OLED 白光技术的研究。 由清华大学和维信诺公司开发出的 OLED白光照明器件在 1000cd/m2 初始亮度下， 寿命超过 10 万 h， 为国际最高水平之一。 2009 年，维信诺公司率先在国内推出了 OLED 照明灯具， 也是国际上继欧司朗光电半导体公司后推出 OLED 照明灯具的单位之一。 维信诺公司计划在 23 年内实现OLED 照明产品的大规模生产。在中大尺寸 AMOLED 方面， 维信诺公司、 上海天马微
14、电子有限公司、彩虹集团、 京东方科技集团股份有限公司、 四川虹视显示技术有限公司等国内多家企业都在开展 AMOLED 技术和产业的布局。 维信诺公司与昆山工研院共同合作于 2010 年 5 月建成了大陆第一条 AMOLED 中试生产线， 并计划在未来的两三年内实现大尺寸 AMOLED 的规模化生产。 未来中国本土生产的 OLED 显示屏将不仅能用在手机、 MP3 等中小尺寸产品上， 还可将触角延伸至笔记本电脑甚至是高清彩电等更广阔的领域。在全球 OLED 技术竞争加剧和加速产业化的背景下，我国 OLED 产业的发展正处于前所未有的战略机遇期。未来中国 OLED 产业要与全球 OLED 产业齐头
15、并进，必须要充分发挥企业、科研院所和政府的作用。企业应把自主创新、增强企业的核心竞争力放在首位；科研院所在重点进行创新成果研发的同时，要更关注创新成果的转化；政府则应从战略的高度重视 OLED 技术及产业，大力支持重点企业。最终，通过产学研政合力抢占全球 OLED 产业发展的制高点。及早介入占领高端历史上我国显示产业两次错失发展良机，而 OLED 技术带来了新的机遇。我国在 OLED 技术研发和产业化方面与国际基本同步，这为我国 OLED 产业的进一步发展创造了机会。技术和产业化成绩的取得并不意味着中国 OLED 产业的发展可以高枕无忧。相反，作为一项新兴产业，OLED 还面临很多风险和挑战。
16、成熟期的 TFT-LCD 产业对新兴的 OLED 产业的打6压、国际产业发展制高点的白热化竞争使我国 OLED 产业发展面临行业挑战和国际竞争的双重挑战。因此，我国 OLED 产业发展的时机就显得尤为重要。TFT-LCD 产业的发展经验表明，一旦技术的产业化可行性得以证明，越早介入产业，越容易形成技术路线、标准锁定和拥有排他性的知识产权，从而占领价值链的高端位置。现在我国已经实现了小尺寸 OLED 技术的大规模产业化，未来 OLED 产业需要加速推进在大尺寸等前沿领域的产业化进程，在整体市场供不应求的情况下获得良好的利润收益，步入良性发展的轨道 。自主创新为核心动力今后，我国的 OLED 产业要想赢在全球产业发展的起跑线上，必须抓住全球 OLED 产业起步这一重要的机遇期，把自主创新作为产业发展的核心动力，充分调动产学研政各方面的作用，合力推动产业的发展。七、总结OLED 将是未来的照明之星。OLED 即有机发光显示器，其无需背光源，可以自己发光，且可视度、亮度较高，而厚度更薄，结构也相对简单，若采用可挠式基板，则可变化成不
