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OLED—平板显示器的明日之星(1) |
| 日期:2007-8-14
来源:中国科学技术信息研究所
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有机发光显示器(Organic Light--Emitting
Display，OLED)，在日本又称有机电致发光显示器OELD，是一种在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致有机材料发光的显示器件。OLED具有成本低、全固态、主动发光、亮度高、对比度高、视角宽、响应速度快、厚度薄、低电压直流驱动、功耗低、工作温度范围宽、可实现软屏显示等特点。
OLED按不同的分类方式，可分为以下几种：1、根据采用有机材料的不同分为两种技术：一种是采用小分子材料，简称OLED；另一种是采用高分子材料，简称PLED；2、按照驱动方式又分为被动式矩阵PM-OLED和主动式矩阵AM-OLED，前者采用ITO玻璃基板，后者采用TFT基板。专家预测，OLED显示器可能在2015年后取代LCD的主导地位，成为市场主流显示器。
一、 OLED的产生与发展
OLED的研究产生起源于一个偶然的发现。1979年的一天晚上，在Kodak公司从事科研工作的华裔科学家邓青云博士(Dr.C.W.Tang)在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室里，回去以后，他发现黑暗中有个亮的东西。打开灯发现原来是一块做实验的有机蓄电池在发光。这是怎么回事？OLED研究就此开始，邓博士由此也被称为OLED之父。
1987年，Kodak公司最早发表其研究成果，此后，全世界许多企业和研究机构开始致力于小分子OLED器件和相关课题的研究，有关的专著文献和专利的数量每年成百上千地递增。在美国(除Kodak公司外)和欧洲，绝大多数有机EL的研究工作是从9O年代早期开始的。今天，高效率(>15
lm/w)和高稳定性(发光强度为150
cd/m2时，工作寿命>10,000小时)的有机EL器件已经研制出来。
对高分子有机EL的研究工作比对小分子有机EL的研究，起步要晚得多。直到1990年，才由Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子有机EL器件。此后，为了发展聚合物EL技术，在美国和欧洲进行了大量的研究工作。人们一般都队为，聚合物材料比有机小分子材料要稳定，这也就成了发展聚合物EL的原动力。
目前，OLED的产品已从试验室走向了市场。从1997～l999年，OLED显示器的惟一市场是在车载显示器上，2000年以后，产品的应用范围逐渐扩大到手机显示屏。OLED在手机上的应用又极大地推动其技术的进一步发展和应用范围的迅速扩大，对现有的LCD、LED和VFD提出强有力的挑战。
二、 OLED的优缺点
同当前主流的平板显示器（LCD、PDP）相比，OLED具有如下的优点：
首先，OLED视野角度宽、轻薄、便于携带。作为自发光器件，OLED的视角上下、左右一般可以达到160度以上，没有视角范围限制。因为OLED是薄膜层叠结构，包括封装在内总厚度仅为2毫米左右，因此可以说是世界上最轻便的显示器。
其次，它亮度、对比度高、色彩丰富、响应速度快。与LCD相比，OLED的亮度和色彩具有明显的优势。OLED显示器件单个像素的响应速度在1O微秒左右，而LCD显示器的响应速度通常是几千至几万微秒，两者相差悬殊。因此，0LED显示器更适合于显示各种活动图像，如用于便携电视和游戏机等领域。
更加独特的是，OLED产品可实现软屏。OLED的生产更近似于精细化工产品，因此可以在塑料、树脂等不同的材料上生产。如果将有机层蒸镀或涂布在塑料基衬上，就可以实现软屏。一旦该技术成熟并加以应用，将彻底改变目前很多电器的外观形态，使得令人神往的可折叠电视、电脑的制造成为可能。
OLED还有工作温度范围宽、低压驱动、工艺简单、成本低等优点。OLED的工作温度在-40℃～70℃之间，因此可以运用在很多具有特殊要求的工作场合。同时，OLED的驱动电压仅需2V～l0V，而且安全、噪声低，容易实现低功率。与LCD工艺相比，其量产成本比LCD至少低20％。
在制造上，由于采用有机材料，可以通过有机合成方法获得，与无机材料相比较，不仅不耗费自然资源，而且还可以通过合成新的更好性能的有机材料，使OLED的性能不断地向前发展。
OLED技术发展至今仅二十多年，可以说还不成熟，其显示器件尚存在一些缺点，目前最突出的缺陷是其使用寿命较短，一般为5000小时左右。这样的使用寿命比较适合应用在像手机、MP3、数码相机、车载DVD等生命周期较短或不经常使用的显示设备上。但如果应用在电视机上却是不够的。电视机要求显示屏的寿命最少为1.5万小时。这使得OLED想全面取代LCD尚需要一段时间。
表1、OLED与其它平板、CRT显示器的性能对比
(资料来源：文献[13]，上海情报所整理加工)
三、OLED的应用
OLED对我们来说可能还是一个新的名词，但实际上我们或许已经在使用它，只是并不知道而已。比如，我们的手机显示屏可能就是OLED屏。OLED手机显示屏仅是OLED的一种应用，实际上它的应用范围非常广，涉及许多领域：
商业领域：主要应用在POS机和ATM机、复印机、自动售货机、游戏机、公用电话亭、加油站、打卡机、门禁系统、电子秤等产品和设备的显示屏。
通信领域：主要应用有3G手机、各类可视对讲系统(可视电话)、移动网络终端、ebook(电子图书)等产品的显示屏。
计算机领域：主要有家用和商用计算机(PC/工作站等)、PDA和笔记本电脑的显示屏。
消费类电子产品：主要应用有装饰用品(软屏)与灯具、各类音响设备、计算器、数码相机、数码摄像机、便携式DVD、便携式电枧机、电子钟表、掌上游戏机、各种家用电器(OLED电视)等产品的显示屏。
工业应用场合：主要应用有各类仪器仪表、手持设备等的显示屏。
交通领域：主要应用有GPS、车载音响、车载电话、飞机仪表和设备等各种指示标志性的显示屏。如微显示器，这种技术最早用于战斗机飞行员，现在的穿戴式电脑也用它。有了它，移动设备就不再受显示器体积大、耗电多的限制。
OLED的新产品研发
1、长寿命OLED显示器件
Osram Opto Semiconductors
Gmbh公司2006年1月发布了一款2.7英寸的OLED图形显示屏，该产品显示像素为128×64，视角达到180度，对比度为
2000：1。该产品最大的优点是在寿命上取得了突破，通常OLED使用寿命在5000小时左右，而这款产品达到了55000小时。据该公司介绍，这款产品与同规格液晶显示屏相比，具有价格优势，目前它的售价为19.5美元每片。此外，该产品在睡眠状态下的功耗为0.05毫瓦，操作温度为-30℃～70％℃，这些性能也是液晶屏无法比拟的。
2、聚合物OLED
英国Cambridge Display Technology
2006年1月宣布了其在聚合物OLED研究上的突破。该公司成果开发了14英寸聚合物OLED全彩色显示器，由非晶硅主动矩阵底板驱动。该显示器采用了喷墨打印技术，其分辨率达到了1280×768。
3、大尺寸OLED电视
2005年5月，三星宣布使单片OLED面板材料开发出了40英寸WXGA电视机，并于同月在国际SID（信息显示年会）上展出。该电视机的OLED面板由非晶硅（a-Si）主动矩阵（AM）底板驱动，具有1280×800像素的宽屏格式，具有5000：1的对比度和600nits的亮度。
早在2001年三星开始推行OLED开发计划，在2004年开发成功14.1英寸1280×768
WXGA面板，2005年1月开发了21英寸高清晰度1920×1080面板。现在又推出40英寸面板，这款面板是三星采用了其第四代产品生产线，母板玻璃尺寸为730mm×920mm。OLED生产厂商
1997年，日本先锋电子推出了世界上第一个商品化的OLED产品--汽车音响显示屏，这极大地鼓舞了业界对OLED的投资信心。据统计，现在加入OLED市场参加竞逐的厂商全球合计有100家以上，都想在这新兴显示技术的未来市场上占得先机。这些厂家有OLED材料开发和供应商、OLED面板生产厂商、设备生产厂商。细分如下：
OLED材料开发和供应的厂商有：Kodak、Sumitomo、CDT(Cambridge Display
Technology)、UDC (Universal Display Corporation)、Covion, Idemitsu Kosan、Toyo
Ink等； 主动矩阵OLED生产厂商有：Samsung
SDI、TMDisplay、Sony、AUO、Chi Mei、Samsung SEC、Toppoly、Casio、Canon、Sharp、LG
Philips、LCD Seiko Epson、eMagin、MED等；
被动矩阵OLED生产厂商有：RiTdisplay、Pioneer、Samsung SDI、TDK、LGE、Orion、Kolon NeoView、Ness
Display、Univision、Lightronix Lite Array、Truly、Visionox
Toppan等；
设备生产厂商有：Tokki、ULVAC、Aixtron、Litrex、OTB、MicroFab、Doo San、Seiko Epson等。
虽然国际上OLED研发的单位较多，但核心技术主要掌握在欧美手中，尤其是高分子/聚合物OLED和柔性OLED方面的核心技术。主要包括三家公司：Universal
Display Corp. (UDC)、Cambridge Display Technologies Ltd.(CDT)、Eastman
Kodak，这三家公司掌握了OLED的大部分专利。他们主要依靠技术授权的方式获取OLED产业的高端利润。
而产业化进展最快的却是日本、韩国等国家。2004年三星以44％的市场份额称雄OLED面板市场。三星手机业务部门的用量是其OLED销售量增长的一个关键因素。2004年，89％的OLED面板市场销售收入来自于手机市场。我国台湾地区的RiTdisplay以22％的市场份额超越日本的先锋而成为第二大OLED显示面板厂商，它比竞争对手更早地进入了新兴的MP3显示屏市场。先锋以20％的市场份额排在第三位。
OLED市场规模和预测
根据市场调研机构iSuppli的数据，2004年全球OLED面板市场由2003年的2.51亿美元增长到了4.08亿美元，增长幅度为63％。OLED面板的销售量为3100万片，较2003年的1680万片几乎翻了一番。
由于被越来越多地用于取代手机上的LCD面板，2005年OLED面板的销售收入估计较2004年增长50.7％，达到6.15亿美元，销售量也将再次翻一番，达到6000万片。
随着OLED技术与量产能力不断的提高，面板平均价格持续下跌，iSuppli乐观认为到2011年，0LED面板的销量将增长到3.41亿片，销售收入达到29亿美元。2005年到2011年间，0LED面板销量和销收入的年增长率将分别达到34％和29％。
OLED为中国显示产业提供了一个难得的发展机遇
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