《平板显示技术：第七章-有机发光二极管显示模板(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《平板显示技术：第七章-有机发光二极管显示模板(1)（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、OLED （organic light emitting display） （organic light emitting diodes) Organic EL (organic electroluminescence) 有机电致发光，有机EL,有机发光器件,1,第七章 有机发光二极管显示,2,学科发展背景,有机电子学(Organic Electronics)：研究有机材料的电子过程与有机材料光电子特性的科学。,有机半导体材料与器件 有机发光显示器(OLED) 有机晶体管 有机太阳能电池 其它有机电子元器件，如： 有机激光器、有机存储器、有机传感器等,3,OLED墙纸,把OLED材料和墙纸结合
2、在一起，让壁纸拥有形状多样、光线艳丽的墙壁照明。 仅需3到5伏的电压就可以进行照明，并且比一般的节能灯更加省电，不仅安全高效，还非常美观。,4,OLED圣诞树,美国通用电子（GE）的有机EL研究小组2008年宣布制作成功了使用有机EL照明的圣诞树。 该圣诞树的底座周围缠有宽15.2cm,长457.2cm的柔性照明用有机EL元件,采用卷对卷印刷技术制造,5,2011年2月，三菱展示了一个弯曲的OLED显示屏，其超宽分辨率达到1920256，像素间距为3mm，垂直和水平可视角度均为80度，像素密度111,111个/m，亮度为1,200cd/m，可以在码头、机场或商场等高环境光下使用，未来数月内即可
3、进入市场。,6,清华大学于1996年开始从事有机EL的研究工作，几年来，在材料制备、设备研制和器件开发上均取得了显著进展。,7,7.1 概述,在中小尺寸平板显示领域中，LCD的垄断地位正受到新的显示技术OLED（有机电致发光）显示技术的挑战 有机电致发光是指在电场驱动下，通过载流子的注入和复合导致发光的现象 目前TFT-LCD 是平板显示中的主流，PDP 在大面积方面还可与LCD一争 下一代的平板显示有可能就是OLED ，更可能是TFT-OLED 目前OLED还存在有一些缺陷，只有解决了目前OLED和TFT-OLED存在的一些缺陷才有可能成为现实。,8,研究历史, 早期：（二十世纪五十年代至八
4、十年代中期）高电压、 低亮度、低效率（蒽单晶1963）； 中期： （19871990）开创性工作。 美国Eastman Kodak公司的邓青云和VanSlyke 有机EL器件雏形形成。 近期： （1990）研究热点。 英国剑桥大学的Burroughs等人成功的用聚苯撑乙烯（PPV）的预聚体制成薄膜，制成了单层结构的聚合物电致发光器件（蓝绿光 ）。 1997-OLED开始走出实验室,9,1987年，C.W.Tang等人制得了第一个有实用意义的有机电致发光器件（OLED） 1990年剑桥的Friend 等报导了低电压驱动的 PLED 1992年Heeger等发明了柔性高分子显示器件 1997年Fo
5、rrest等发现磷光电致发光现象 1997年，日本Pioneer推出了世界第一个商品化的有机平板显示产品(车载音响) 1998年，Cambridge Display Technology公司展示了第一个PLED单色显示屏 2000年摩托罗拉推出第一款OLED手机P8767 2005年，我国第一条OLED大规模生产线在江苏昆山开始兴建,有机电致发光研究历史,10,有机电致发光技术特点：,(1)是全固化器件，而CRT、PDP、FED均是真空器件，LCD也非全固态器件； (2)自发光，直流低电压驱动（10V以下）； (3)发光效率高，功耗低； (4)发光颜色丰富，易实现彩色显示； (5)工艺简单，成
6、本低； (6)温度特性优异，发光性能不受温度影响； (7)可实现软屏显示。,11,LED与OLED的比较,12,与LCD相比，OLED的优势：,(1)不存在视角问题； (2)厚度仅为LCD的1/3； (3)大批量生产时成本可与LCD相媲美； (4)OLED显示屏能够在低温下显示，而TFTLCD液晶屏的响应速度随温度发生变化，在低温下，其响应速度变慢。 (5)OLED显示屏的响应时间和视角特性均超过了TFTLCD液晶屏，响应时间大约是几微秒到几十微秒，OLED显示屏的快速响应特性保证了其在显示运动图像的质量要好于常规的TFTLCD液晶屏。,13,14,Seiko-Epson(精工爱普生)的一份图
7、表显示，当与LCD和PDP进行比较时，除使用寿命外，OLED的其它性能参数都处于领先地位。如果研发人员能够攻克最后这道难关，那么OLED将成为适用于便携式产品和大屏幕电视的最佳显示器。,15,“佛山造” OLED平板显示器,2009年5月20日，顺德区举行“彩虹(佛山)平板显示有限公司OLED项目开工奠基仪式”，该项目是由彩虹集团旗下的彩虹(佛山)平板显示有限公司投资建设，预计投资5.08亿元人民币，建设工期16个月，建成后将形成年产1200万片的生产规模。 2010年12月，投资达94.6亿元的彩虹二期OLED项目在佛山市顺德区奠基，这是国内首条4.5代AMOLED生产线，国外也只有三星拥有
8、一条这样的生产线。基本与国际OLED同步发展，建成后可年产 AMOLED显示屏4000多万片。,16,OLED国内企业概况,彩虹（佛山）平板显示有限公司：2009-2010年，建一条被动式PMOLED生产线；AMOLED 创维与华南理工大学合资成立广州新视界光电 四川长虹，已建立PMOLED显示屏及模组生产线， 北京维信诺: 5.5代OLED生产线 2011年，信利在汕尾增加两条2.5代OLED生产线，年产手机屏2000万片。 2014年信利惠州4.5代项目书：建设60KTFT+30K 4.5代AMOLED生产线1条，形成月加工730mm920mm玻璃基板90K张的生产能力，年加工730920
9、mm2 TFT面板72万片，年产4.3寸AMOLED面板2154万片。估算总投资额达63.1亿元人民币 AMOLED生产厂房：地上二层（局部三层）的钢筋混凝土、钢框架结构厂房，占地面积30861m2，建筑面积61722m2。由LTPS制程、OLED镀膜、模组工程等组成。 东莞宏威，主攻OLED生产设备，开始做4.5代线装备 其他：京东方正在鄂尔多斯上马5.5代AMOLED生产线；天马在上海利用4.5代LCD生产线改造了一条OLED中试线，在厦门还有一条低温多晶硅背板生产线，日后可支持OLED屏幕。,17,国际市场竞争,重要厂商：三星，LG，奇美， SONY 目前全球OLED面板供应中，三星占了
10、90%以上的份额，处于绝对垄断地位。柯达破产后，三星趁机收购了柯达拥有的OLED核心专利。 SMD与LGD已经分别公布其8代线AMOLED投资计划。 三星和LG在2012年9月分别推出55和50英寸OLED电视 三星以彩色有机材料蒸镀方式发展OLED显示技术，LG则是以白色有机材料搭配彩色滤光片结构发展白光OLED技术。 当前，三星同时拥有4.5、5.5代OLED面板生产设备，每月可以实现5.7万块730920mm 4.5代面板，以及2.4万块13001500mm 5.5代面板，在2013年有可能达到每月生产43万块OLED面板。在现阶段没有其他厂商拥有这种量产能力。 4.5代(玻璃基板面积7
11、30mm 920mm) ，不过三星是以4.5代线玻璃基板对切后(即玻璃基板尺寸变成730mm 460mm)进行OLED的制程 5.5代线(1,320mm 1,500mm),18,在不考虑良品率的情況下，4.5代AMOLED生产线可以切出手机用3吋面板150片左右，10.1吋Netbook或Tablet用面板則是可以切出4片。,19,20,日本索尼(Sony)、Panasonic、JDI(Japan Display Inc)及日本官民基金产业革新机构(INCJ) 合资成立OLED显示面板公司JOLED ,初期可能锁定10寸以上AMOLED面板进行研发 . 2012年时中国投资成立首家AMOLED
12、企业-上海和辉光电；该公司主要系致力于开发智能型手机、穿戴式装置及车用显示器专用AMOLED面板。2014年第四季4.5代线AMOLED面板量产 ，主要生产5寸、5.5寸及6寸产品，面板解析度最高达HD(1,080p)，月产能达七十万片。 友达将3.5代低温多晶硅生产线用于AMOLED面板的生产。 奇美电子也将部分4.5代线产能转型投入生产触控面板，并开始供应元太电子纸显示器用的TFT背板。,21,7.2 OLED工作原理,22,发光原理, 载流子注入 载流子迁移 载流子复合 激子的迁移 电致发光,是从外部注入电子和空穴，因外加电场所衍生的电位差，而促使这些电子和空穴，因外加电场所衍生的电位差
13、，而促使这些电子和空穴在薄膜层移动，相遇及产生再结合现象，此一再结合所放出的能量将激发发光中心，以使其处于包能量且非稳定的激发状态，当能量以光的形式释放出，将其回到低能量稳定的基态，而产生所谓的注入型电激发光。,23,物理机制 激发态分子不稳定，它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。,分子吸光与发光示意图,24,当器件加正向偏压时,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到有机材料中,外场的作用使它们迁移至发光层 电子和空穴在发光层相遇后,由于库仑作用形成暂态激子,处于不稳定态.其中大部分发生复合,电子落入空穴,释放出能量 发光材料原子的最外层电子吸收这些能量后将处于激发态,当激发态的电子跃迁回基态时辐
14、射出光子,释放出光能 这种释放出来的能量当中，因发光材料的选择与电子自旋的特性，只有25%的能量可以当做OLED的发光，其余75%以磷光或热的形式回到基态。,HTL,ETL,EML,阴 极,阳 极,电子,空穴,25,电子注入层(Electron Injection Layer) 电子传输层(Electron Transport Layer) 有机发光层(Emitting Light Layer ) 空穴传输层 (Hole Transport Layer) 空穴注入层(Hole Injection Layer),26,7.3 有机发光器件的结构,已制备出的OLEDs有多种形式，从器件的构成上讲可
15、分为以下4种结构。 1 单层结构 在单层有机材料两侧加阴阳极。有机层可以是有机发光小分子，也可为发光聚合物或掺杂的发光小分子，此层为发光层ELL，阴极一般用低逸出功的金属或合金（如Ca、Al、MgAg合金）制成，阳极多为ITO。,阴极,阳极,ELL,Glass,27,OLED基本结构,28,29,2 双层结构 由两层不同功能的有机材料共同构成OLEDs，根据材料的作用不同，可分为两种类型， 一种是由有机电子传输材料既做电子传输层ETL又做发光层ELL，与有机空穴传输材料做成的空穴传输层HTL一起构成OLEDs； 另一种是HTL、ELL公用一层有机材料，ETL单独为一层有机材料。,阴极,ETL、
16、ELL,HTL,阳极,阳极,阴极,ETL,HTL、ELL,30,结构尺寸示例,glass,Anode (ITO),HTL (NPD, 50nm),EML (Alq3, 35nm),Cathode (Al, 100nm),31,32,3 三层结构 由空穴输运层HTL /发光层ELL /电子输运层ETL3层有机材料构成。 各层有机材料各施其职，HTL负责调节空穴的注入速度和注入量，ETL负责调节电子的注入速度和注入量， 注入的电子和空穴在ELL中因库仑相互作用，相互束缚形成激子，激子退激辐射出光子。 这种结构便于调整OLEDs的电光特性，是常采用的结构。,33,为使电子及空穴跃迁时所跨越的能级障碍最小，实际工艺时考虑界面间之能级匹配而进行多层结构的蒸镀。,各功能层可包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层及阴极，在设计上用多少层材料，或另外增加
