薛小利

淺談OLED顯示技術(shù)進(jìn)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(shù)發(fā)展迅速，并取得了不小的成就，一時之間風(fēng)靡全球。在這樣的趨勢下，諸如三星這樣的領(lǐng)軍集團(tuán)率先將核心轉(zhuǎn)向?qū)LED顯示技術(shù)的研發(fā)。在大環(huán)境下，顯示技術(shù)進(jìn)入了一個量產(chǎn)大規(guī)?；碾A段，強(qiáng)有力地推動了OLED顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在不久的未來，OLED顯示技術(shù)將迎來更進(jìn)一步的突破，并且為人類文明進(jìn)步添上新的色彩。

OLED顯示技術(shù)；有機(jī)發(fā)光二極管；電子傳輸層；有機(jī)發(fā)光層

1 簡述OLED顯示技術(shù)

OLED是典型的自發(fā)光顯示技術(shù)的代表，最為常見的則是有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（AMOLED），這也是其最基本的結(jié)構(gòu)。通常情況下，人們認(rèn)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(fā)光材料來區(qū)別的。全球目前所擁有的與OLED相關(guān)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(jī)氣相沉積、噴墨打印技術(shù)或者是真空熱蒸發(fā)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(jī)發(fā)光層。

在OLED器材被施加電壓時，金屬陰極會產(chǎn)生電子，陽極會產(chǎn)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(jī)發(fā)光層相遇見，電子與空穴分?jǐn)?shù)陰陽極，也就是正負(fù)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(jī)發(fā)光，是OLED顯示技術(shù)的基本要素。

在過去10多年，有機(jī)發(fā)光的顯示技術(shù)取得了飛躍式的進(jìn)展，而OLED的發(fā)光效率上也遠(yuǎn)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(fā)公司都在積極地進(jìn)行研發(fā)與生產(chǎn)，在這過程中他們不斷地優(yōu)化加強(qiáng)，在整個OLED顯示技術(shù)的發(fā)展中有著至關(guān)重要的地位。

2 OLED主要研究戰(zhàn)略

2.1 降低成本

支持OLED顯示技術(shù)的所需耗材成本費用高，如果想要這項技術(shù)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(fā)初期的投資費用、降低驅(qū)動芯片（C）以及COO的成本費用。通過進(jìn)行試驗研究發(fā)現(xiàn)，減少工藝步驟是比較有效的，以下根據(jù)這些技術(shù)優(yōu)化進(jìn)行闡述。

減少制作工藝的步驟，根據(jù)目前所掌握的技術(shù)，已經(jīng)可以將有機(jī)發(fā)光層外側(cè)的掩膜從原來的紅綠藍(lán)3層，變成紅綠2層，減少了藍(lán)色發(fā)光層的這道工藝，即通過把藍(lán)色發(fā)光層與空穴的阻擋層進(jìn)行共通化，二者合一，兼并兩者的功效，然后使其他發(fā)光層的厚度得到提升，以此來使藍(lán)色光凸顯出來。OLED顯示屏在三星公司的研發(fā)下，已經(jīng)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(fā)了頂發(fā)射器件的步驟簡化，頂發(fā)射器件是擴(kuò)大OLED顯色區(qū)域的工藝，通過本身具有厚度的子像素形成微腔效應(yīng)，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(yīng)。

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

到目前為止，以低溫多晶硅代替外部驅(qū)動芯片已經(jīng)制作成功，即LTPS-AMOLED顯示屏。這項技術(shù)除了能夠降低驅(qū)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(yōu)勢。

2.2 減少功耗

如何降低OLED顯示技術(shù)的功能消耗，一直是此項技術(shù)的熱門研究，OLED顯示技術(shù)的功能消耗是從器件的構(gòu)造、器件所使用的材料、整套顯示技術(shù)的驅(qū)動這三個方面產(chǎn)生的。因此要研究如何減少開發(fā)器件時的材料和構(gòu)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(fā)，各個研發(fā)機(jī)構(gòu)都在爭前恐后地探索著。其中，波短長藍(lán)色材料受到各研究學(xué)者的特別關(guān)注，該材料的發(fā)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(lán)色磷光摻雜材料應(yīng)用最多的主體材料，但一種可以使器件的流明效率達(dá)到267 m/W的新型材料被TSAI等人開發(fā)出來，該新型主體材料為CzSi，其應(yīng)用效率受到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。在器件構(gòu)造方面，目前OLED顯示技術(shù)研發(fā)人員主要從電子輸送層的改善和引入頂發(fā)射結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yīng)可以在頂法結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)。

2.3 高精密化

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

所謂激光熱打印法，即當(dāng)激光照射在玻璃基板上時，蒸發(fā)的發(fā)光體會在上面形成薄膜，然后處在發(fā)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(jìn)而使發(fā)光體與機(jī)體膜分隔開來，讓激光成為玻璃基板上的一層膜。LT法的應(yīng)用可以使加熱速度達(dá)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(shù)針對一些大尺寸基板的應(yīng)對比較困難。噴墨打印法的的基礎(chǔ)精度為±10 μm，其量產(chǎn)化后最高精度可達(dá)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(dá)±3 μm。在此之外，對于如何在大中型玻璃基板上應(yīng)用掩膜技術(shù)有了較好的解答。通過應(yīng)用LII法，三星已經(jīng)成功研制了一種有機(jī)電致發(fā)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(fā)射極結(jié)構(gòu)的結(jié)合將開口率提到40%。有機(jī)電致發(fā)光平板顯示器的制作正在緊鑼密鼓的進(jìn)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(yīng)裝置在三星公司的努力研制下，在不久的將來也會順利應(yīng)用于平板顯示器。

2.4 長壽命化

近10年來OLED顯示技術(shù)發(fā)展迅速，與初期相比其壽命有了近百倍的提升。目前OLED技術(shù)基本上已經(jīng)可以滿足手機(jī)的使用壽命，該技術(shù)通過對發(fā)光材料、電子傳輸層、器件結(jié)構(gòu)和封裝技術(shù)的不斷改進(jìn)提升，已經(jīng)解決了顯示技術(shù)的壽命問題。隨著OLED 技術(shù)的不斷突破，其半壽命完全可以達(dá)到60 000左右，實現(xiàn)了在電視機(jī)上顯示的目標(biāo)。

2.5 柔性化發(fā)展

隨著封裝技術(shù)的不斷改良，OLED顯示屏厚度已經(jīng)達(dá)到1.5 mm以下，在薄型化發(fā)展的基礎(chǔ)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(fā)展。目前，三星公司已經(jīng)開發(fā)出一種新技術(shù)，該技術(shù)可以代替原來的封裝技術(shù)，其主要是將原先柵材料替換成有機(jī)和無機(jī)材料。相信在不久的將來該技術(shù)可以成功應(yīng)用于社會。在柔性化方面，可卷曲的有機(jī)電致發(fā)光平板已經(jīng)開發(fā)出來，其原理就是在將有機(jī)電致發(fā)光膜鍍在金屬箔上。由此可見，OLED正朝著柔性化快速發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，作為新型顯示技術(shù)的OLED在短短幾年內(nèi)已經(jīng)得到了全方位的提升，OLED顯示技術(shù)以其獨特的特性和持續(xù)地改進(jìn)優(yōu)化，最終取代了LCD在中小型屏幕領(lǐng)域的應(yīng)用，成為當(dāng)下應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。同時，隨著LITI等大屏鍍膜技術(shù)的發(fā)展，OLED在大屏制作中的發(fā)展前景也會越來越好。

［1］林豪慧，朱海燕. 2007—2017年全球有機(jī)發(fā)光二極管專利信息分析——基于Innography數(shù)據(jù)庫［J］.圖書情報導(dǎo)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(chǎn)品品質(zhì)問題研究解決及改善。

〔編輯：張思楠〕