第6章_OLED顯示技術(shù)(2016.11.17)

1、第6章 OLED顯示技術(shù)導(dǎo)讀學(xué)習(xí)要點(diǎn)：掌握OLED的基本結(jié)構(gòu)和發(fā)光原理，掌握OLED主要關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料與制備工藝，理解和掌握OLED顯示技術(shù)和彩色化技術(shù)，了解OLED主要應(yīng)用范圍與產(chǎn)業(yè)化情況。發(fā)展歷程： OLED（Organic Light-Emitting Diode），有機(jī)發(fā)光二極管，又稱有機(jī)電激光顯示，產(chǎn)生于20世紀(jì)中葉，由美籍華裔鄧青云博士在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)，發(fā)展于20世紀(jì)90年代后期。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機(jī)材料涂層和基板，當(dāng)有電流通過時，有機(jī)材料發(fā)光。OLED發(fā)展歷經(jīng)三個階段：Ø 實(shí)驗(yàn)階段（1997年-2001年），OLED走出實(shí)驗(yàn)室，少量應(yīng)用汽

2、車、掌上電腦（PDA），規(guī)格少，均為無源驅(qū)動單色或區(qū)域彩色；Ø 成長階段（2002年-2005年），開始進(jìn)入主流產(chǎn)品市場，車載顯示、PDA、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、家電顯示，以無源驅(qū)動、單色或多色小尺寸顯示為主，有源全彩面板開始投入使用；Ø 成熟階段（2005年-至今），全面進(jìn)入顯示領(lǐng)域，全彩有源OLED大規(guī)模應(yīng)用，智能手機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、穿戴設(shè)備（如智能手表、手環(huán)等）、TV、工業(yè)、航天領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域：OLED作為一種耀眼的有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)，主要應(yīng)用于手機(jī)顯示、平板和電腦顯示、電視顯示、汽車和航空、可穿戴式電子產(chǎn)品、工業(yè)和專業(yè)顯示器、微型顯示器以及照明等其他應(yīng)用。6.1 OLE

3、D基礎(chǔ)知識6.1.1 概述近年來，有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）已成為海內(nèi)外非常熱門的新興平板顯示產(chǎn)業(yè)，它具有自發(fā)光、廣視角、響應(yīng)速度快、對比度高、色域廣、能耗低、面板薄、色彩豐富、可實(shí)現(xiàn)柔性顯示、工作溫度范圍寬等諸多優(yōu)異特性，且具有低成本的發(fā)展?jié)摿ΓA(yù)計(jì)比TFT-LCD便宜約20%），因此被喻為下一代的“明星”平板顯示技術(shù)。OLED能夠滿足當(dāng)今信息化時代對顯示設(shè)備更高性能和更大信息容量的要求：可用于室內(nèi)和戶外照明；可作為壁紙用于室內(nèi)裝飾；可制成光電耦合器件，用于光通信，作為集成電路上芯片與芯片間的單片光源；可制成可折疊的電子報紙；可用于全彩色超薄大屏電視機(jī)，也可用于手機(jī)、平板電腦、可穿戴式電子產(chǎn)

4、品等便攜設(shè)備；OLED的全固態(tài)結(jié)構(gòu)適用于航天器的數(shù)字圖像處理設(shè)備的顯示，圖6-1展示了OLED的一些多樣化用途。近年來，OLED平板顯示已步入實(shí)用化進(jìn)程。產(chǎn)業(yè)化勢頭異常迅猛。 手機(jī) 電腦 VR虛擬頭盔 OLED電視 智能手環(huán) 照明圖6-1 OLED的多樣化用途6.1.2 OLED基本結(jié)構(gòu)和工作原理OLED的基本結(jié)構(gòu)是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上制作一層幾十納米厚的有機(jī)發(fā)光材料作發(fā)光層，發(fā)光層上方有一層低功函數(shù)的金屬電極，構(gòu)成如三明治的結(jié)構(gòu)，OLED的基本結(jié)構(gòu)如圖6-2所示，主要包括：基板（透明塑料、玻璃、金屬箔）基層用來支撐整個OLED。陽極（透明）陽極在電流流過設(shè)備時消除電子（增加電子“空穴

5、”）。有機(jī)層有機(jī)層由有機(jī)物分子或有機(jī)聚合物構(gòu)成?？昭▊鬏攲釉搶佑捎袡C(jī)材料分子構(gòu)成，這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。發(fā)光層該層由有機(jī)材料分子（不同于導(dǎo)電層）構(gòu)成，發(fā)光過程在這一層進(jìn)行。電子傳輸層該層由有機(jī)材料分子構(gòu)成，這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。陰極（可以是透明的，也可以不透明，視OLED類型而定）當(dāng)設(shè)備內(nèi)有電流流通時，陰極會將電子注入電路。 圖6-2 OLED結(jié)構(gòu)示意圖OLED是雙注入型發(fā)光器件，在外界電壓的驅(qū)動下，由電極注入的電子和空穴在發(fā)光層中復(fù)合形成處于束縛能級的電子空穴對即激子，激子輻射退激發(fā)發(fā)出光子，產(chǎn)生可見光。為增強(qiáng)電子和空穴的注入和傳輸能力，通常在ITO與發(fā)光層之間增加一

6、層空穴傳輸層，在發(fā)光層與金屬電極之間增加一層電子傳輸層，從而提高發(fā)光性能。其中，空穴由陽極注入，電子由陰極注入?？昭ㄔ谟袡C(jī)材料的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）上跳躍傳輸，電子在有機(jī)材料的最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）上跳躍傳輸。OLED的發(fā)光過程通常有以下5個基本階段，OLED發(fā)光原理如圖6-3所示。1） 載流子注入。在外加電場作用下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機(jī)功能層注入。2） 載流子傳輸。注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移。3） 載流子復(fù)合。電子和空穴注入到發(fā)光層后，由于庫倫力的作用束縛在一起形成電子空穴對，即激子。4） 激子遷移。由于電子和空穴傳輸?shù)?/p>

7、不平衡，激子的主要形成區(qū)域通常不會覆蓋整個發(fā)光層，因而會由于濃度梯度產(chǎn)生擴(kuò)散遷移。5） 激子輻射退激發(fā)出光子。激子輻射躍遷，發(fā)出光子，釋放能量。OLED發(fā)光的顏色取決于發(fā)光層有機(jī)分子的類型，在同一片OLED上放置幾種有機(jī)薄膜，就構(gòu)成彩色顯示器。光的亮度或強(qiáng)度取決于發(fā)光材料的性能以及施加電流的大小，對同一OLED，電流越大，光的亮度就越高。目前OLED的發(fā)光亮度已超過100000 cd/m2。圖6-3 OLED發(fā)光原理示意圖6.1.3 OLED性能特點(diǎn)OLED幾乎兼顧了已有顯示器的所有優(yōu)點(diǎn)，同時又具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢。在平板顯示行業(yè)被稱為“夢幻般的顯示技術(shù)”，主要原因是OLED所具有的高亮度、高對

8、比度、高清晰度、寬視角、寬色域等可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)圖像，其超薄、超輕、低功耗、寬溫度特性等可滿足便攜式設(shè)備的需求，同時OLED具有獨(dú)特的自發(fā)光、高效率、相應(yīng)響應(yīng)速度快、透明、柔性等特點(diǎn)。OLED響應(yīng)時間為微秒級，比普通液晶顯示器響應(yīng)時間快1000倍，適于播放動態(tài)圖像；具有寬視角特性，上下、左右的視角接近180º；具有寬溫度范圍特性，在-40°C至85°C范圍內(nèi)都可正常工作。作為一種新型發(fā)光技術(shù)，OLED主要采用有機(jī)半導(dǎo)體材料作為功能材料，由于有機(jī)材料的分子設(shè)計(jì)、性能修飾空間廣闊，因而OLED的材料選擇范圍寬；OLED的另一優(yōu)勢是只需要210 V的直流電壓驅(qū)動；OLED全

9、固化結(jié)構(gòu)的主動發(fā)光使其適用于溫差范圍大、沖擊振動強(qiáng)的特殊應(yīng)用環(huán)境；制程相對簡單，尤其是采用卷對卷、噴墨打印等制作工藝技術(shù)使OLED顯示屏可實(shí)現(xiàn)低成本、大面積的商業(yè)化生產(chǎn)；OLED容易與其他產(chǎn)品集成，具備優(yōu)良的性價比。OLED作為極具潛力和競爭力的第三代顯示技術(shù)，在科研和產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的同時也暴露出一些長期存在、亟待解決的問題。如器件穩(wěn)定性差、性能衰減快而導(dǎo)致OLED工作壽命短；目前大尺寸OLED的研發(fā)和制作還不成熟，有待于開發(fā)低成本、高效率、高良品率的器件制程和相應(yīng)的量產(chǎn)設(shè)備等，進(jìn)一步完善OLED顯示的彩色化、高分辨率、有源驅(qū)動技術(shù)、以及柔性封裝和柔性顯示，最終實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的OLED顯示

10、，使OLED產(chǎn)品走入千家萬戶。6.1.4 OLED分類根據(jù)使用有機(jī)功能材料的不同，OLED器件可以分為兩大類：小分子器件和高分子器件。小分子OLED技術(shù)發(fā)展得較早（1987年），八羥基喹啉鋁（Alq3）是常用的發(fā)光材料，主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，而且技術(shù)已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)水平。以共軛高分子為發(fā)光材料的OLED又被稱為PLED，其發(fā)展始于1990年，典型的高分子發(fā)光材料為PPV（聚苯撐乙烯及其衍生物），由于聚合物可以采用旋涂、噴墨印刷等方法制備薄膜，從而有可能大大降低器件生產(chǎn)成本。小分子材料是當(dāng)前OLED面板量產(chǎn)采用的主流材料。根據(jù)驅(qū)動方式的不同，OLED 器件也可以分為無源驅(qū)動型（Passive

11、 Matrix，PM，亦稱被動驅(qū)動）和有源驅(qū)動型（Active Matrix，AM，亦稱主動驅(qū)動）兩種。無源驅(qū)動型不采用薄膜晶體管（TFT）基板，一般適用于中小尺寸顯示；有源驅(qū)動型則采用TFT基板，適用于中大尺寸顯示，特別是大尺寸全彩色動態(tài)圖像顯示。目前，無源驅(qū)動型OLED（簡稱PMOLED）技術(shù)已經(jīng)比較成熟，商業(yè)化的產(chǎn)品絕大部分是無源驅(qū)動型；有源驅(qū)動型OLED（簡稱AMOLED）技術(shù)發(fā)展很快，和PMOLED不同的是，AMOLED的各個象素是同時發(fā)光的。這樣單個象素的發(fā)光亮度的要求就降低了，電壓也得到了相應(yīng)的下降。這就意味著AMOLED的功耗比PMOLED要低得多，適合于大面積顯示。有跡象表明

12、，AMOLED而非PMOLED將最終主宰平板顯示領(lǐng)域。從結(jié)構(gòu)和功能上，OLED主要分為底發(fā)射OLED、頂發(fā)射OLED、倒置結(jié)構(gòu)OLED、級聯(lián)結(jié)構(gòu)OLED、透明OLED、柔性O(shè)LED、微顯示OLED、白光OLED。其中，底發(fā)射結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的器件結(jié)構(gòu)，而頂發(fā)射OLED具有不透明或反射性基層，最適于采用主動矩陣設(shè)計(jì)。透明OLED只具有透明的組件（基層、陽極、陰極），并且在不發(fā)光時的透明度最高可達(dá)基層透明度的85%；當(dāng)透明OLED顯示器通電時，光線可以雙向通過；透明OLED顯示器既可采用被動矩陣，也可采用主動矩陣。在軟性基板上進(jìn)行制造的OLED顯示器己經(jīng)成功地導(dǎo)入市場，配備于智能手機(jī)或智能手表等消費(fèi)類設(shè)

13、備上。相較于傳統(tǒng)的玻璃顯示器，塑料顯示器更輕且薄，能夠打造出更纖薄的設(shè)備或容納更大尺寸的電池。OLED除了作為顯示器件，另一個重要用途是固態(tài)照明。OLED從傳統(tǒng)的底發(fā)射結(jié)構(gòu)器件逐步演變到多種結(jié)構(gòu)多種用途1。6.2 OLED關(guān)鍵技術(shù)與LCD產(chǎn)業(yè)鏈一樣，OLED面板產(chǎn)業(yè)鏈較長，最上游是原材料制造企業(yè)，中游是芯片、終端材料等中間部件企業(yè)，下游是OLED面板應(yīng)用領(lǐng)域，具有產(chǎn)業(yè)鏈長的特點(diǎn)，OLED面板產(chǎn)業(yè)鏈如圖6-4所示。OLED在材料制備、鍍膜、背板選擇、彩色顯示等方面均存在多元化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。OLED的快速發(fā)展將帶動整個OLED產(chǎn)業(yè)鏈的快速擴(kuò)張，包括制造設(shè)備、材料、組裝等產(chǎn)業(yè)鏈都將孕育巨大的機(jī)遇。

14、圖6-4 OLED面板產(chǎn)業(yè)鏈6.2.1 OLED材料OLED材料包含OLED發(fā)光材料和載流子傳輸材料，表6-1為典型的OLED材料。1. OLED發(fā)光材料OLED發(fā)光材料大致可分為熒光型及磷光型兩種類別，雖然目前采用熒光材料廠商較多，主要考慮其壽命較長，但缺點(diǎn)為發(fā)光效率較低；相對的，磷光材料發(fā)光效率高，但缺點(diǎn)是壽命相對熒光材料短，數(shù)量較熒光材料少，且藍(lán)色磷光材料尚在開發(fā)中2,3。為了提升OLED面板的性能，需要進(jìn)一步研發(fā)下一代材料、組件技術(shù)；利用熱活化型延遲熒光（Thermally Activated Delayed Fluorescence；TADF）藍(lán)色物質(zhì)，可以取代有壽命與發(fā)光問題的藍(lán)色

15、磷光材料4。目前熱活化型延遲熒光藍(lán)色材料，被認(rèn)為最能有效克服藍(lán)色磷光材料的壽命、效率與顏色問題，是替代材料的熱門選項(xiàng)。（1）主體材料 主體材料摻雜發(fā)光材料構(gòu)建的主客體摻雜系統(tǒng)能有效的避免發(fā)光材料特別是磷光發(fā)光材料的自淬滅效應(yīng)，提高器件的效率、色純度以及壽命5。一個基本原則是選擇合適的主體材料，它能有效地吸收能量并將能量轉(zhuǎn)移給客體，從而引起客體的發(fā)光。特別是主體的發(fā)射光譜與客體的吸收光譜能夠有效地重疊。為有效地避免能量從客體反傳給主體，主體材料的帶隙（Eg）和三線態(tài)能級（ET）都要高于客體。此外，高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度即熱穩(wěn)定性和形貌穩(wěn)定性，高載流子遷移率是對設(shè)計(jì)主體材料最主要的兩點(diǎn)要求。PVK（Po

16、ly(N-vinylcarbazole)）是一種傳統(tǒng)的聚合物主體材料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)200°C，具備良好的熱穩(wěn)定性和薄膜形貌穩(wěn)定性，但是PVK的導(dǎo)電率較低，導(dǎo)致器件的驅(qū)動電壓較高。研究人員開發(fā)了一些具有咔唑、芴、芳基硅烷等結(jié)構(gòu)的小分子主體材料，以提高主體材料的綜合性能。如基于咔唑基團(tuán)的CBP（N,N-dicarbazolyl-4,4-biphenyl）主體材料由于具有良好的空穴傳輸能力而被廣泛應(yīng)用。（2）熒光材料柯達(dá)公司的鄧青云博士在1987年報道了基于綠色熒光材料Alq3，（是一種非常經(jīng)典的綠色熒光材料，）作為發(fā)光材料或主體材料開啟了熒光OLED的研究熱潮。目前綠色熒光材料體

17、系已趨于成熟，常見的還有香豆素類（Coumarin545T, C545T）和喹吖啶酮（Quinacridone, QA）及其衍生物。目前使用范圍最廣的紅色熒光材料是熒光量子效率較高的DCM（4-(dicyanoMethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaMinostyryl)-4H-pyran）系列衍生物，DCJTB（4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl-4H-pyran）是DCM系列中效率最高的材料。紅色熒光材料通常作為摻雜劑摻雜在主體材料中，熒光摻雜劑的

18、最優(yōu)摻雜濃度一般不超過10%。相對于綠光和紅光材料，高性能藍(lán)光材料的開發(fā)比較滯后，特別是作為藍(lán)光主體存在單載流子傳輸?shù)娜毕?。深藍(lán)色發(fā)光材料內(nèi)在的寬帶隙（約3.0 eV）和顯示所要求的高色純度使其很難滿足國際電視標(biāo)準(zhǔn)委員會（National Television Standards Committee, 簡稱NTSC）制定的藍(lán)光色坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)CIE (0.14, 0.08)。最先開發(fā)的商業(yè)化藍(lán)色發(fā)光材料DPVBi（4,4'-bis(2,2-diphenylethenyl)-1,1'-biphenyl）由于具有低玻璃化溫度（64°C），長時間工作易于結(jié)晶，因而具有較短的器件壽

19、命，并且發(fā)光位于藍(lán)綠光波段，限制了其OLED中的應(yīng)用。另一種著名的藍(lán)色發(fā)光材料MADN（2-methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene）雖具有較高的玻璃化溫度、較長的器件壽命和較好的色坐標(biāo)，但是發(fā)光效率較低。至今已報道的藍(lán)光材料，主要包括蒽類、二苯乙烯類、芘類、低聚芴類、四苯基硅類和低聚喹啉類材料等。（3）磷光材料相對于熒光材料只能利用單線態(tài)激子（占25%），貴金屬配合物作為磷光材料可以同時利用單線態(tài)和三線態(tài)激子，使得基于磷光材料的器件（PhOLED）實(shí)現(xiàn)100%的內(nèi)量子效率。近年來，磷光材料逐漸取代傳統(tǒng)的熒光材料，成為發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)。相對于藍(lán)色磷

20、光材料，紅色和綠色磷光材料取得了長足的進(jìn)步。紅光磷光材料早在2003年已經(jīng)被用于手機(jī)屏幕的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，以Ir(ppy)3（tris(2-phenylpyridine)iridium(III)）為代表的綠色磷光材料也已經(jīng)突破了20%的外量子效率并用于產(chǎn)業(yè)化。但是藍(lán)色磷光材料的不穩(wěn)定性導(dǎo)致PhOLED的壽命還無法達(dá)到市場要求。銥（Ir）配合物始終是貴金屬配合物磷光材料的研究熱點(diǎn)和性能最好的發(fā)光材料之一，鉑（Pt）配合物經(jīng)過不斷改進(jìn)逐漸超越銥配合物。1998年首次報道了通過紅色磷光材料PtOEP（platinum octaethylporphyrin）提高PhOLED的內(nèi)量子效率。在PtOEP之后，

21、另一個新的以銥為中心原子的紅色磷光材料Btp2Ir(acac)（Iridium(III)bis(2-benzobthiophen-2-yl-pyridinato-N,C36) (acetylacetonate)）也隨之聞名。作為最高效的綠色磷光材料之一，Ir(ppy)3是應(yīng)用范圍最廣的“明星”磷光發(fā)光材料。相比紅色和綠色磷光材料，寬帶隙、高發(fā)光量子效率好和良好穩(wěn)定性的藍(lán)色磷光材料更難獲得。FIrpic（bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium (III)）和FIr6（bis(2,4-difluorophenyr

22、idinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III)）分別是性能優(yōu)良的天藍(lán)色和藍(lán)色磷光材料，CIE色坐標(biāo)分別為（0.17, 0.34）和（0.16, 0.26），但是他們的色坐標(biāo)與NTSC規(guī)定的藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)相去甚遠(yuǎn)。 （4）延遲熒光材料延遲熒光材料被譽(yù)為繼熒光材料和磷光材料之后的第三代發(fā)光材料。2012年，日本科學(xué)家Adachi等人首先報道了一類含咔唑基的間苯二腈芳香族化合物的熱活化型延遲熒光（TADF）材料，包括2CzPN、4CzPN、4CzIPN、4CzTPN等，基于該材料的器件外量子效率超過19%，堪比高效磷光器件4。TADF是針對單重激發(fā)態(tài)和三重

23、激發(fā)態(tài)能隙較?。⊿T 100 meV）的材料，通過熱激發(fā)產(chǎn)生充足的從三重激發(fā)態(tài)到單重激發(fā)態(tài)的反向系間竄越，將三線態(tài)激子轉(zhuǎn)化成單線態(tài)激子。延遲熒光材料能充分利用三線態(tài)激子能量，打破了之前只有磷光材料能夠有效利用三線態(tài)激子的僵局，大大地降低了發(fā)光材料的成本，同時避免了磷光發(fā)光材料特別是藍(lán)光材料在工作狀態(tài)下的不穩(wěn)定性。2. 載流子傳輸材料根據(jù)所輸運(yùn)載流子種類的不同，載流子傳輸材料可分為空穴注入材料、空穴傳輸材料、電子注入材料和電子傳輸材料。理想的載流子傳輸材料要能有效地調(diào)控載流子的遷移，促進(jìn)發(fā)光層中電子和空穴達(dá)到平衡；同時將電子和空穴限制在發(fā)光層中，提高電子和空穴復(fù)合形成激子的效率，從而實(shí)現(xiàn)高性能O

24、LED。由于載流子傳輸材料與發(fā)光材料相鄰，所以空穴傳輸材料與電子傳輸材料更加重要。例如，空穴傳輸材料要具備高的空穴遷移率，為發(fā)光層提供充足的空穴，從而有利于降低器件的驅(qū)動電壓，提高功率效率；同時要具備合適的HOMO和LUMO能級，有利于空穴的注入以及有效阻擋電子穿過發(fā)光層產(chǎn)生漏電流。另外，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）越高，載流子傳輸材料的熱穩(wěn)定性越好，一般來講，理想的材料設(shè)計(jì)要求玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于100°C。（1）空穴注入材料 目前常用的OLED陽極材料ITO的功函數(shù)約為4.8 eV，與多數(shù)空穴傳輸材料的HOMO能級（5.4 eV）存在較高的空穴注入勢壘，在ITO與空穴傳輸材料之間加入一層

25、空穴注入材料，將有利于增加界面間的電荷注入，從而改進(jìn)器件的效率和壽命。常見的空穴注入材料如過渡金屬氧化物MoO3、WO3、V2O5，具有良好的透光率和導(dǎo)電性能；小分子空穴傳輸材料如酞菁銅CuPc和芳胺類有機(jī)材料通常通過真空蒸鍍設(shè)備沉積成膜；導(dǎo)電聚合物如PEDOT:PSS（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate)）通過旋涂成膜，可增強(qiáng)ITO表面平整化，較小降低器件短路的幾率，降低器件啟動電壓，并延長器件的工作壽命。（2）空穴傳輸材料三芳胺類材料TPD（N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-

26、bis(phenyl)benzidine）和NPB（N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bi(phenyl)-benzidine）是兩種傳統(tǒng)的空穴傳輸材料，具有相對較高的空穴遷移率。NPB的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（98°C）高于TPD（Tg = 60°C），目前被廣泛應(yīng)用。此外，具有咔唑類結(jié)構(gòu)的有機(jī)材料TCTA（Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine）和TAPC（N-(4-(1-(4-(di-p-tolylamino)phenyl)cyclohexyl)phenyl)-3-methyl-N-(p-tolyl)an

27、iline）也被用做空穴傳輸材料，TCTA具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（151°C），但是載流子遷移率較低；TAPC具有很高的空穴遷移率但是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低（78°C）。因此，需要進(jìn)一步開發(fā)具有高空穴遷移率、高熱穩(wěn)定性和性能良好的電子阻擋能力的空穴傳輸材料。（3）電子注入材料通過采用電子注入材料，以便能使用抗腐蝕的高功函數(shù)金屬如最常用的Al和Ag作為陰極。此外，電子注入材料還能阻擋水氧的入侵，提高器件在空氣中的穩(wěn)定性。活潑金屬Li、Cs以及化合物L(fēng)iF、Cs2O3、Al2O3、TiOx、MnO等，都被嘗試用于電子注入材料以改善器件的性能，藉由最佳厚度0.31.0 nm制成的器件能

28、有效降低驅(qū)動電壓，并能提高器件效率。（4）電子傳輸材料傳統(tǒng)的電子傳輸材料如Alq3、TPBi（2,2',2''-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1H- benzimidazole)）、BCP（2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin）。Alq3的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)172°C，因而具有良好的熱穩(wěn)定性和形貌穩(wěn)定性，是目前性能較好的電子傳輸材料。具有雜原子結(jié)構(gòu)的吡啶類、喹啉類、三唑類材料能有效提高電子傳輸材料的電子遷移率。表6-1 典型OLED材料匯總 材料物質(zhì)陰極Ag，Mg，Al

29、，Ca、Mg:Ag、Li:Al電子注入層LiF、Cs2O3、Al2O3、TiOx、MnO電子傳輸層Alq3、TPBi、BCP有機(jī)發(fā)光層（紅、綠、藍(lán)）熒光材料 DCJTB、DCM、C545T、QA、Alq3、DPVBi、MADN磷光材料 PtOEP、Btp2Ir(acac)、Ir(ppy)3、FIrpic、Fir6延遲熒光材料 4CzTPN-Me、4CzTPN-Ph、4CzPN、4CzIPN、4CzTPN、2CzPN空穴傳輸層TPD、NPB、TCTA、TAPC、Spiro-NPB空穴注入層MoO3、WO3、V2O5、CuPc、PEDOT:PSS陽極ITO6.2.2 OLED制備工藝OLED因其構(gòu)

30、造簡單，所以生產(chǎn)流程不像LCD制造程序那樣繁復(fù)。但由于現(xiàn)今OLED制程設(shè)備還在不斷改良階段，并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的量產(chǎn)技術(shù)，而主動與被動驅(qū)動以及全彩化方法的不同都會影響OLED的制程和機(jī)組的設(shè)計(jì)。但是，整個生產(chǎn)過程需要潔凈的環(huán)境和配套的工藝和設(shè)備。改善器件的性能不僅要從構(gòu)成器件的基礎(chǔ)，即材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)入手，提高材料性能和豐富材料的種類；還要深入了解器件的物理過程和內(nèi)部的物理機(jī)制，有針對性地改進(jìn)器件的結(jié)構(gòu)以提高器件的性能。兩者相輔相成，不斷推進(jìn)OLED技術(shù)的發(fā)展。1. ITO基板預(yù)處理工藝首先需要準(zhǔn)備導(dǎo)電性能好和透射率高的導(dǎo)電玻璃，通常使用ITO玻璃。高性能的ITO玻璃加工工藝比較復(fù)雜，市面上可以直接

31、買到。ITO作為電極，需要特定的形狀、尺寸和圖案來滿足器件設(shè)計(jì)的要求，可委托廠家按要求進(jìn)行切割和通過光刻形成圖案，也可在實(shí)驗(yàn)室自己進(jìn)行ITO玻璃的刻蝕，得到所需的基片和電極圖形?；砻娴钠秸?、清潔度都會影響有機(jī)薄膜材料的生長情況和OLED性能，必須對ITO表面進(jìn)行嚴(yán)格清洗。操作方法為：將ITO基片依次在清洗液、去離子水、乙醇和丙酮的混合液、去離子水超聲清洗以除去基片表面物理吸附和化學(xué)吸附的污染物，然后將清洗干凈的基片放到潔凈工作臺內(nèi)，烘烤或者用高速噴出的氮?dú)獯蹈蒊TO表面，最后對ITO表面進(jìn)行氧等離子體轟擊或者紫外臭氧處理。ITO玻璃的預(yù)處理有利于除去ITO表面可能的污染物，提高ITO表面

32、的功函數(shù)，減小ITO電極到有機(jī)功能材料的空穴注入勢壘。2. 成膜技術(shù)制備OLED材料包括有機(jī)小分子、高分子聚合物、金屬及合金等。大部分有機(jī)小分子薄膜通過真空熱蒸鍍來制備，可溶性有機(jī)小分子和聚合物薄膜可通過更為簡單、快速和低成本的溶液法制備，依次先后開發(fā)出了旋涂法、噴涂法、絲網(wǎng)印刷、激光轉(zhuǎn)印等技術(shù)。金屬及合金薄膜通常采用真空熱蒸鍍來制備，為了實(shí)現(xiàn)全溶液法制備OLED，也開發(fā)了基于液態(tài)金屬如導(dǎo)電銀漿刷涂的溶液制備方法。（1）真空熱蒸鍍傳統(tǒng)熱蒸鍍的真空度大致在10-4 Pa以上，真空度越高，形成薄膜的缺陷越少，膜中材料純度越高。有機(jī)材料在真空下加熱，依材料特性不同，有些材料會先液化再氣化，有些則直接

33、升華，然后以一定的初始速度脫離材料表面向外飛散，運(yùn)動到ITO表面，冷卻沉積下來形成一層薄膜。如果真空度低于10-4 Pa，真空腔內(nèi)充斥著水分子、氧分子和其他雜質(zhì)氣體在蒸發(fā)過程中與有機(jī)小分子材料相互碰撞，將嚴(yán)重降低成膜質(zhì)量，甚至使器件性能降低乃至失效。在OLED研究初期，一般使用機(jī)械泵、分子泵聯(lián)動的兩級抽真空系統(tǒng)保證高真空度。近年來，在分子泵之后用濺射離子泵可抽到超高真空來制備高性能OLED。檢測腔體真空度的設(shè)備有兩種：用于測量0.1 Pa以下低真空的熱傳導(dǎo)真空規(guī)，即熱偶規(guī)和電阻規(guī)，用于測量0.1 Pa以上高真空的電離規(guī)。功能層的厚度用振蕩晶片檢測，有機(jī)材料的蒸鍍速率一般為0.52 Å

34、/s；金屬的蒸鍍速率一般為25 Å/s，厚度為80100 nm。 （2）旋轉(zhuǎn)涂覆 制備有機(jī)小分子OLED，蒸鍍小分子和金屬需要采用真空熱蒸鍍技術(shù)，設(shè)備的成本高、維護(hù)復(fù)雜。有機(jī)聚合物的分子量較大且加熱時容易分解，因而須采用溶液法制備聚合物薄膜，成本相對較低，且成膜過程簡單、快速、薄膜均勻、致密。旋轉(zhuǎn)涂覆法是預(yù)先將基片吸附在旋涂儀的旋轉(zhuǎn)臺上，然后將預(yù)先配制好的溶液滴在基片中央局部或覆蓋整個基片，通過基片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將大部分溶液甩出基片，由于溶液與基片的摩擦力以及溶液本身的黏度，在基片上留下一層薄膜。旋轉(zhuǎn)成膜的厚度主要取決于溶液的濃度、黏度，溶劑的揮發(fā)速度，以及旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)時間。

35、溶劑的性質(zhì)，如沸點(diǎn)、極性等，對聚合物薄膜的形貌有很大影響。旋涂法具備溶液法成膜的優(yōu)勢，但大量的溶液在旋涂的過程中被甩出基片外浪費(fèi)了，不太適合大面積器件，無法實(shí)現(xiàn)全彩顯示，因而該技術(shù)在大規(guī)模量產(chǎn)中并不適用。（3）噴墨打印與旋涂相比，噴墨打印技術(shù)大大減少了材料的浪費(fèi)，并能實(shí)現(xiàn)圖案化、全彩打印，適用于制備大面積器件。例如卷對卷（roll-to-roll, R2R）噴墨印刷設(shè)備可以不受基片尺寸的限制，實(shí)現(xiàn)大面積器件的制備。噴墨打印是一種非接觸、無壓力、無印版的印刷技術(shù)，預(yù)先將各種不同的功能材料制成墨水灌裝到墨盒，通過計(jì)算機(jī)將圖文信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號，然后控制噴嘴移動和墨滴形成，并利用外力將墨滴擠出，

36、墨滴噴射沉積到相應(yīng)位置形成所需圖案，實(shí)現(xiàn)精確、定量、定位沉積，完成最終的印制品。噴墨打印技術(shù)的關(guān)鍵有墨水的研制、打印頭與打印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、溶劑揮發(fā)控制等。其中，高分子聚合物墨水的研制最為重要，因?yàn)閲姵鲆旱蔚木鶆蛐灾饕Q于墨水的物理特性，如適當(dāng)?shù)酿ば院捅砻鎻埩?。通過噴墨打印技術(shù)，可將PLED平板顯示器帶入大尺寸領(lǐng)域。（4）激光熱轉(zhuǎn)印激光熱轉(zhuǎn)印是一種全彩色AMOLED像素圖形制備技術(shù)，具有精度高、分辨率高、可靠性好、轉(zhuǎn)印的薄膜厚度均勻、可實(shí)現(xiàn)多層薄膜轉(zhuǎn)移、適用于大尺寸基板的優(yōu)勢，是制備高分辨率、大尺寸、全彩色AMOLED的理想方法。激光熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制備AMOLED，是通過一套供體膠片、一組高精度激光

37、成像系統(tǒng)和一副襯底完成。具體過程包括：首先將熱轉(zhuǎn)印的供體壓在襯底上，供體與襯底受體表面必須緊密接觸；然后用激光對供體的成像模板曝光，使成像圖案從供體與受體接觸的表面向受體傳輸層釋放，最終附著在受體的表面?zhèn)鬏攲由希蛔詈髮⒐w剝離，完成曝光區(qū)域內(nèi)的高分辨率條紋的印制。大環(huán)境下進(jìn)行的激光熱轉(zhuǎn)印技術(shù)制備的OLED的效率和色純度可與真空熱蒸鍍的小分子OLED相媲美。3. 陰極工藝傳統(tǒng)的陰極制備方法是將固體塊狀、條狀或絲狀銀、鎂、鋁等金屬通過真空熱蒸鍍搭配金屬掩膜板得到所需薄膜圖形。近年來，由于制備工藝簡單、設(shè)備成本低，快速發(fā)展的濕法制備技術(shù)正不斷向產(chǎn)業(yè)化方向的大規(guī)模生產(chǎn)邁進(jìn)。要實(shí)現(xiàn)全濕法制備OLED，陰

38、極的濕法制備工藝需要緊跟有機(jī)功能層濕法制備的發(fā)展步伐。經(jīng)過配置墨水、成膜和后處理得到的陰極導(dǎo)電率正逐步逼近真空蒸鍍陰極的水平。其中，銀納米顆粒是濕法制備電極的研究熱點(diǎn)。4. 封裝技術(shù)提高OLED的壽命達(dá)到商業(yè)化水平是實(shí)現(xiàn)OLED產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，而水氧和灰塵接觸電極甚至有機(jī)層會導(dǎo)致OLED的電極出現(xiàn)氣泡，工作狀態(tài)下發(fā)光區(qū)域出現(xiàn)黑斑，加速器件老化，降低OLED的穩(wěn)定性。通過器件封裝隔絕水氧和灰塵是提高OLED壽命的有效途徑。目前常用的封裝技術(shù)有玻璃或金屬蓋板封裝、薄膜封裝、銦封接、熔塊熔接密封等。傳統(tǒng)的蓋板封裝是在充滿惰性氣體的手套箱內(nèi)，用環(huán)氧樹脂紫外固化膠將玻璃基板和玻璃或金屬蓋板粘接

39、，從而將夾在蓋板、基板間的有機(jī)層和電極密封，隔絕外界大氣中的氧氣、水汽和灰塵。為了防止密封環(huán)境中仍殘留少量水氧，可提前加入干燥劑。薄膜封裝是采用一定的薄膜沉積技術(shù)制備保護(hù)層來替代蓋板加密封膠的組合。目前薄膜封裝包括無機(jī)薄膜封裝、有機(jī)薄膜封裝以及有機(jī)/無機(jī)交替的復(fù)合薄膜封裝等。銦封接是電真空器件工業(yè)中常用的一種軟金屬真空封接方法，主要用于連接玻璃、陶瓷等材料來完成對器件的密封。銦具有熔點(diǎn)低、塑性好等特點(diǎn)，使銦封接具有許多優(yōu)勢，如封接溫度低、兼容性好、封接應(yīng)力小、精度高等。目前銦封接應(yīng)用于OLED的封接還處于探索階段。熔塊熔接密封在OLED的封接中得到越來越廣泛的應(yīng)用，是在底層基板上制作OLED像

40、素陣列，在頂層基板上制作面積相當(dāng)?shù)牟煌该鞯娜蹓K層，隨后將頂層基板和底層基板面對面放置，中間留有空隙，最后用激光或紅外射線通過掩膜板定點(diǎn)照射熔塊密封部件，使其熔融連接熔塊層和底層基板，同時環(huán)狀包圍電致發(fā)光陣列。熔塊密封部件再固化后與熔塊層以及底層基板形成密封區(qū)域，將其中的發(fā)光陣列保護(hù)。6.2.3 OLED驅(qū)動技術(shù)除了在制程工藝、設(shè)備、原材料及器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)以外，最重要的措施是需要在驅(qū)動方式及驅(qū)動電路設(shè)計(jì)上進(jìn)行改善。1. PMOLED驅(qū)動技術(shù)無源驅(qū)動矩陣的像素由陰極和陽極單純基板構(gòu)成，陽極和陰極的交叉部分可以發(fā)光，驅(qū)動用IC需要由TCP或COG等連接方式進(jìn)行外裝。顯示基板上的顯示區(qū)域僅

41、僅是發(fā)光象素（電極，各功能層），所有的驅(qū)動和控制功能由集成IC完成（IC 可以置于在基板外或者基板上非顯示區(qū)域），PMOLED面板電路如圖6-5所示。無源驅(qū)動分為靜態(tài)驅(qū)動電路和動態(tài)驅(qū)動電路。 圖6-5 PMOLED面板電路（左）和AMOLED面板電路（右）靜態(tài)驅(qū)動：各有機(jī)電致發(fā)光像素的相同電極（比如，陰極）是連在一起引出的，各像素的另一電極（比如，陽極）是分立引出的；分立電極上施加的電壓決定對應(yīng)像素是否發(fā)光。在一幅圖象的顯示周期中，像素發(fā)光與否的狀態(tài)是不變的。若要一個像素發(fā)光只要讓恒流源的電壓與陰極的電壓之差大于像素發(fā)光值的前提下，像素將在恒流源的驅(qū)動下發(fā)光，若要一個像素不發(fā)光就將它的陽極接在

42、一個負(fù)電壓上，就可將它反向截止。但是在圖像變化比較多時可能出現(xiàn)交叉效應(yīng)，為了避免這一現(xiàn)象，我們必須采用交流驅(qū)動的形式。靜態(tài)驅(qū)動電路一般用于段式顯示屏的驅(qū)動上。動態(tài)驅(qū)動：顯示屏上象素的兩個電極做成了矩陣型結(jié)構(gòu)，即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極是共用的，縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極是共用的。如果象素可分為N行和M列，就可有N個行電極和M個列電極，我們分別把它們稱為行電極和列電極。 為了點(diǎn)亮整屏象素，將采取逐行點(diǎn)亮或者逐列點(diǎn)亮、點(diǎn)亮整屏象素時間小于人眼視覺暫留極限20 ms的方法，該方法對應(yīng)的驅(qū)動方式就叫做動態(tài)驅(qū)動法。在實(shí)際電路驅(qū)動的過程中，要逐行點(diǎn)亮或者要逐列點(diǎn)亮像素，通常采用逐行掃描的

43、方式，行掃描，列電極為數(shù)據(jù)電極。實(shí)現(xiàn)方式是：循環(huán)地給每行電極施加脈沖，同時所有列電極給出該行像素的驅(qū)動電流脈沖，從而實(shí)現(xiàn)一行所有像素的顯示。該行不再同一行或同一列的像素就加上反向電壓使其不顯示，以避免“交叉效應(yīng)”，這種掃描是逐行順序進(jìn)行的，掃描所有行所需時間叫做幀周期。在一幀中每一行的選擇時間是均等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N，掃描一幀的時間為1，那么一行所占有的選擇時間為一幀時間的1/N該值被稱為占空比系數(shù)。在同等電流下，掃描行數(shù)增多將使占空比下降，從而引起有機(jī)電致發(fā)光像素上的電流注入在一幀中的有效下降，降低了顯示質(zhì)量。因此隨著顯示像素的增多，為了保證顯示質(zhì)量，就需要適度地提高驅(qū)動電流或采用雙

44、屏電極機(jī)構(gòu)以提高占空比系數(shù)。除了由于電極的公用共用形成交叉效應(yīng)外，OLED顯示屏中像素發(fā)光的機(jī)理是正負(fù)電荷載流子復(fù)合形成發(fā)光的機(jī)理使任何兩個發(fā)光像素，只要組成它們結(jié)構(gòu)的任何一種功能膜是直接連接在一起的，那兩個發(fā)光像素之間就可能有相互串?dāng)_的現(xiàn)象，即一個像素發(fā)光，另一個像素也可能發(fā)出微弱的光。這種現(xiàn)象主要是因?yàn)橛袡C(jī)功能薄膜厚度均勻性差，薄膜的橫向絕緣性差造成的。從驅(qū)動的角度，為了減緩這種不利的串?dāng)_，采取反向截至截止法也是一行之有效的方法。帶灰度控制的顯示：顯示器的灰度等級是指黑白圖像由黑色到白色之間的亮度層次?；叶鹊燃壴蕉?，圖像從黑到白的層次就越豐富，細(xì)節(jié)也就越清晰。灰度對于圖像顯示和彩色化都是一

45、個非常重要的指標(biāo)。一般用于有灰度顯示的屏多為點(diǎn)陣顯示屏，其驅(qū)動也多為動態(tài)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)灰度控制的幾種方法有：控制法、空間灰度調(diào)制、時間灰度調(diào)制。2. AMOLED驅(qū)動技術(shù)與PMOLED不同，AMOLED是在每一個像素單元布置了2個晶體管及1個電容（及即2T1C），這是AMOLED最基本的像素驅(qū)動電路方式，考慮到亮度均勻性等性能補(bǔ)償，也可以設(shè)計(jì)更多的晶體管和電容。有源驅(qū)動的每個像素配備具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管，而且每個像素配備一個電荷存儲電容，外圍驅(qū)動電路和顯示陣列整個系統(tǒng)集成在同一玻璃基板上。有源矩陣的驅(qū)動電路藏于顯示屏內(nèi)，更易于實(shí)現(xiàn)集成度和小型化。另外由于解決了外圍驅(qū)動電路與屏的連接問

46、題，這在一定程度上提高了成品率和可靠性。有源驅(qū)動突出的特點(diǎn)是恒流驅(qū)動電路集成在顯示屏上，而且每一個發(fā)光像素對應(yīng)其矩陣尋址用薄膜晶體管，驅(qū)動發(fā)光用包含薄膜晶體管、電和電荷存儲電容等。有源驅(qū)動屬于靜態(tài)驅(qū)動方式，具有存儲效應(yīng)，可進(jìn)行100%負(fù)載驅(qū)動，這種驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制，可以對各像素獨(dú)立進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié)，。有源驅(qū)動無占空比問題，驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制，易于實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。有源驅(qū)動由于可以對低亮度的紅色和藍(lán)色像素獨(dú)立進(jìn)行灰度調(diào)節(jié)驅(qū)動，這更有利于OLED彩色化實(shí)現(xiàn)。有源矩陣的驅(qū)動電路藏于顯示屏內(nèi)，更易于實(shí)現(xiàn)集成度和小型化。另外由于解決了外圍驅(qū)動電路與屏的連接問題，這在一定程度上提高了成品率

47、和可靠性。有源驅(qū)動突出的特點(diǎn)是恒流驅(qū)動電路集成在顯示屏上，而且每一個發(fā)光像素對應(yīng)其矩陣尋址用薄膜晶體管，驅(qū)動發(fā)光用薄膜晶體管、電和存儲電容等OLED顯示器件具有二極管特性，因此原則上為單向直流驅(qū)動。但是由于有機(jī)發(fā)光薄膜的厚度在納米量級，發(fā)光面積尺寸一般大于100微米，器件具有很明顯的電容特性，為了提高顯示器件的刷新頻率，對不發(fā)光的像素對應(yīng)的電容進(jìn)行快速放電。目前很多驅(qū)動電路采用正向恒流反向恒壓的驅(qū)動模式。在實(shí)際產(chǎn)品中，各種影響AMOLED圖像質(zhì)量的因素更復(fù)雜，有的是某一種因素起主導(dǎo)作用，有的可能是多種因素共同作用的結(jié)果，針對導(dǎo)致AMOLED圖像質(zhì)量劣化的因素，業(yè)界研究了各種驅(qū)動補(bǔ)償技術(shù)及相應(yīng)的

48、補(bǔ)償電路，可大致分為電壓補(bǔ)償法、電流補(bǔ)償法、數(shù)字驅(qū)動補(bǔ)償法、外部補(bǔ)償法等。相對于工藝技術(shù)和設(shè)備技術(shù)改進(jìn)AMOLED圖像質(zhì)量劣化，采用電路改進(jìn)的手段更為快捷。驅(qū)動補(bǔ)償技術(shù)是AMOLED驅(qū)動的關(guān)鍵和難點(diǎn)，也是AMOLED驅(qū)動相比TFT LCD驅(qū)動的特別之處。3. 兩種驅(qū)動技術(shù)的比較有源矩陣可以實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。無源矩陣由于有占空比的問題，非選擇時顯示很快消失，為了達(dá)到顯示屏一定的亮度，掃描時每列的亮度應(yīng)為屏的平均亮度乘以列數(shù)。如64列時, 平均亮度為100 cd/m2, 則1列的亮度應(yīng)為6400 cd/m2。隨著列數(shù)的增加，每列的亮度必須相應(yīng)增加，相應(yīng)的必須提高驅(qū)動電流密度。由此可以看出，無源

49、矩陣難以實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。有源矩陣無占空比問題，驅(qū)動不受掃描電極數(shù)的限制，易于實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。有源矩陣可以實(shí)現(xiàn)高效率、低功耗，易于實(shí)現(xiàn)彩色化，易于提高器件的集成度和小型化，易于實(shí)現(xiàn)大面積顯示。無源驅(qū)動由簡單矩陣構(gòu)成，基板制造工藝簡單；有源驅(qū)動低溫多晶硅TFT工藝復(fù)雜，設(shè)備投資巨大。對一般OLED器件，有源驅(qū)動的成本較高。但無源驅(qū)動需要外接驅(qū)動電路，目前，這種電路芯片的價格還很高，而有源矩陣內(nèi)藏驅(qū)動電路，不需外接，對較高分辨率和彩色化的OLED器件無源驅(qū)動不一定成本低。表6-2 兩種驅(qū)動技術(shù)的比較PMOLEDAMOLED瞬間高密度發(fā)光（動態(tài)驅(qū)動/有選擇性）連續(xù)發(fā)光（穩(wěn)態(tài)驅(qū)動）面板外附加

50、IC 芯片TFT驅(qū)動電路設(shè)計(jì)/內(nèi)藏薄膜型驅(qū)動IC線逐步式掃描線逐步式抹寫數(shù)據(jù)階調(diào)控制容易在TFT基板上形成發(fā)光畫像素低成本、高電壓驅(qū)動低電壓驅(qū)動、低能耗、高成本制造簡單（設(shè)計(jì)變更容易、交貨期短）制程復(fù)雜（發(fā)光組件壽命長）簡單式矩陣驅(qū)動 + OLEDLTFS TFT + OLED6.3  OLED顯示6.3.1 OLED顯示技術(shù)發(fā)展歷史 早在上世紀(jì)60年代，有機(jī)EL現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及相關(guān)研究的開展就已經(jīng)開始了。1963年，美國New York大學(xué)的Pope等首先發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象，當(dāng)時的單晶蒽厚度達(dá)到20 mm，驅(qū)動電壓更高達(dá)400 V，因而未引起人們的關(guān)注。1982年，Vin

51、cett等制備了0.6 mm的蒽薄膜，將驅(qū)動電壓降到30 V以下，但是，器件的量子效率仍然很低，不到1%。1987年，Kodak公司的鄧青云博士等報道了基于熒光效率高、電子傳輸性能良好的8-羥基喹啉鋁和空穴傳輸性能良好的芳香族二胺兩種有機(jī)半導(dǎo)體材料，通過真空熱蒸鍍制備了器件結(jié)構(gòu)為三明治型的OLED。這種高亮度、高量子效率的器件引起了科研人員的廣泛關(guān)注和產(chǎn)業(yè)界的極大興趣，促使有機(jī)電致發(fā)光材料的研究開發(fā)進(jìn)入一個嶄新的時代。1990年，英國學(xué)者Friend教授等報道了低電壓下高分子聚合物材料電致發(fā)光現(xiàn)象，開啟了基于聚合物材料的平板顯示新領(lǐng)域。1992年，諾貝爾化學(xué)獎得主Heeger等率先發(fā)明了基于塑

52、料襯底的柔性器件，展現(xiàn)出了OLED平板顯示器獨(dú)一無二的魅力。1997年，美國學(xué)者Forrest教授等發(fā)現(xiàn)磷光電致發(fā)光現(xiàn)象，三線態(tài)激子的有效利用將OLED內(nèi)量子效率從熒光材料25%的極限提高到100%。1998年，日本學(xué)者Kido教授等實(shí)現(xiàn)了白光電致發(fā)光，使OLED可用于普通的白光照明光源。1998年，Hebner等發(fā)明了噴墨打印法制備OLED技術(shù)，將OLED從科學(xué)研究的小批量制備逐漸引領(lǐng)到商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。目前，基于紅、綠、藍(lán)三基色磷光染料的OLED外量子效率均超過20%，磷光OLED全彩色平板顯示和白光照明光源技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5,6。目前，中國的多所高校和研究所也開展了相關(guān)學(xué)術(shù)研究工作，清華大學(xué)

53、、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京大學(xué)、北京交通大學(xué)、香港大學(xué)、香港科技大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、中科院長春應(yīng)化所、中科院化學(xué)所等結(jié)合各自所長，各有側(cè)重地取得了一些有標(biāo)志性的研究成果，培養(yǎng)了一批研究和開發(fā)人才，為我國在OLED領(lǐng)域與世界發(fā)達(dá)國家的同臺競爭打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。6.3.2  OLED與 LCD顯示技術(shù)對比1AMOLED與TFT LCD的顯示差異對于平板顯示屏技術(shù)而言，有兩種顯示面板類型之間的戰(zhàn)爭依然在持續(xù)著，那就是LCD和OLED。前者是目前最為普及的顯示面板類型，我們常見的LED電視實(shí)際上使用的就是附帶LED背光的LCD面板。而OLE

54、D是一種完全不同的面板類型，它目前主要被使用在部分手機(jī)和電視當(dāng)中。（1）對比度OLED面板在顯示純黑時是不會發(fā)出任何光線的，因此它的對比度可以達(dá)到無限，而一塊品質(zhì)不錯的LCD面板對比度可能只有1000:1。而LCD電視所標(biāo)出的“動態(tài)”對比度一般會大幅高于這個數(shù)值，這是因?yàn)樗傅氖请娨暩鶕?jù)屏幕內(nèi)容調(diào)節(jié)背光水平的能力，并非實(shí)際的對比度。有的LED LCD面板實(shí)際上也能達(dá)到接近OLED的對比度，比如直下式LED。這種面板的LED背光被直接放置在了LCD的背面，從而實(shí)現(xiàn)了更加精確的亮度控制。這類面板一般只有高端電視才會采用，但效果有好有壞。值得注意的是，直下式LED電視只能控制某個LED“區(qū)域”或群

55、組，依然無法實(shí)現(xiàn)OLED那樣的像素級控制。當(dāng)在16:9電視上觀看21:9電影時，直下式LED可以很好地處理畫面的黑邊，但在處理那些更為復(fù)雜的任務(wù)時，它的表現(xiàn)就沒那么好了，比如在純黑的背景下顯示明亮物體時，會看到一種光暈效果，這是因?yàn)楸彻鈪^(qū)域和屏幕內(nèi)容不完全匹配。（2）顯示效果就總體表現(xiàn)而言，OLED和LCD都有能力呈現(xiàn)出絕佳的畫質(zhì)。由于對比度絕佳，OLED顯示屏是在黑暗房間當(dāng)中觀看內(nèi)容的最佳選擇。考慮到等離子電視已經(jīng)退出歷史舞臺，這一點(diǎn)顯得尤為重要。而對于追蹤極限畫質(zhì)來說，OLED顯示屏也是絕佳的選擇。（3）普及程度如果OLED的品質(zhì)如此出色，那為什么OLED電視目前仍未普及呢？這主要是因?yàn)檫@

56、種面板的生產(chǎn)難度非常高。截至目前，只有三家公司有能力制作出全尺寸的市售OLED電視，它們分別是三星、LG和松下。不過這個陣營在今后應(yīng)該會進(jìn)一步擴(kuò)大。OLED電視目前依然不是主流消費(fèi)者所能承受的，目前，LG最便宜的OLED電視是55EC930V，售價大約是1299英鎊（約合人民幣12034元）。雖然產(chǎn)品品質(zhì)不錯，但由于不支持4K，它已經(jīng)顯得有些過時了?？扇绻阆胍徺I一部4K OLED電視，那么請準(zhǔn)備至少2000英鎊的預(yù)算。至于LCD電視，目前你只花不到500英鎊就能買到一部4K LCD電視，而最便宜的4K OLED電視需要2499英鎊（約合人民幣23150元，LG 55EG960V）。后者的價

57、格雖然依舊很高，但相比一年前的最廉價4K OLED機(jī)型（LG 65EC970V）已經(jīng)便宜非常多了。雖然OLED電視的價格依然相對較高，但技術(shù)廠商的持續(xù)投入將會大幅拉低成本。到今年年末，我們或許就可以看到足夠便宜的4K OLED電視在市場上出現(xiàn)了。（4）LCD的優(yōu)勢LCD面板的主要優(yōu)勢之一就是成本更低。放眼目前的市場，你會看到相當(dāng)多配備高品質(zhì)LCD面板的廉價設(shè)備，比如摩托羅拉的Moto E。當(dāng)然，LCD的低成本也很快就拉低了4K電視的售價。在相同的分辨率下，LCD屏幕看上去經(jīng)常會比OLED更清晰，這主要是因?yàn)轱@示屏生產(chǎn)商在應(yīng)對OLED面板所存在的問題時采取的策略。對于OLED面板而言，不同顏色的

58、LED不僅壽命不同，亮度水平也不一樣。相比使用常規(guī)紅綠藍(lán)像素模式的LCD顯示屏，OLED通常需要變得更加“動態(tài)”。舉個例子，Galaxy Note 4的像素并非由3個常規(guī)子像素構(gòu)成，而是通過紅-綠-藍(lán)-綠組成了2個像素。它們的形狀也并不一樣：紅色和藍(lán)色像素是菱形的，而綠色則是橢圓形的。這種像素排列方式被稱作PenTile，它會讓像素更少的OLED看上去有些模糊。由于分辨率的提升，這種效果在近幾年的手機(jī)當(dāng)中大體上已經(jīng)消失。而LG的OLED電視并不需要使用這種技術(shù)，因?yàn)樗麄兪褂玫氖巧蕿V光器而非彩色LED。（5）可視角度OLED面板的可視角度接近完美，盡管它們從側(cè)面看經(jīng)常會出現(xiàn)略微不同的色調(diào)。而LCD面板的可視角度主要取決于它們所使用的顯示技術(shù)。比如說，大量低端顯示器、筆記本和手機(jī)所使用的扭曲向列屏可視角度就很糟糕，但平面轉(zhuǎn)換型面板（IPS）在色彩還原和可視角度方面都擁有大幅度的提升，因此它也成為絕大多數(shù)智能手機(jī)、大部分顯示器和部分電視所選擇的面板。（6）色彩還原最新的LCD面板可呈現(xiàn)出極為自然的