有機發(fā)光顯示器(OrganicLight-EmittingDiodeDisplay，OLED)具有視角寬、成本低、厚度薄、響應速度快、對比度高、可實現(xiàn)軟屏顯示等優(yōu)點，在多元化的平板顯示器市場中被視為極具發(fā)展前途的新型顯示產品。市場研究公司iSuppli認為，OLED顯示器市場正在發(fā)生重大變化，它在產品與應用方面取得的進步，正在為銷售的強勁增長鋪平道路。

　　一、OLED技術的原理與特點

　　1、OLED的原理

　　OLED是指在電場驅動下，通過載流子注入和復合導致發(fā)光的現(xiàn)象。其原理是用ITO玻璃透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，然后分別遷移到發(fā)光層，相遇形成激子使發(fā)光分子激發(fā)，后者經過輻射后發(fā)出可見光。輻射光可從ITO一側觀察到，金屬電極膜同時也起了反射層的作用。

　　2、OLED的分類

　　根據(jù)使用有機功能材料的不同，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技術發(fā)展得較早(1987年)，而且技術已經達到商業(yè)化生產水平。高分子OLED又被稱為PLED(PolymerLED)，其發(fā)展始于1990年，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成本，但目前該技術遠未成熟。

　　根據(jù)驅動方式的不同，OLED器件也可以分為無源驅動型(PassiveMatrix，PM，亦稱被動驅動)和有源驅動型(ActiveMatrix，AM，亦稱主動驅動)兩種。無源驅動型不采用薄膜晶體管(TFT，ThinFilmTransistor)基板，一般適用于中小尺寸顯示;有源驅動型則采用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，無源驅動型OLED技術已經比較成熟，商業(yè)化的產品絕大部分是無源驅動型;有源驅動型OLED技術發(fā)展很快，但還需要一定時間才能大批量推出商用產品。

　　根據(jù)使用基板的材質不同，OLED器件可以分為硬屏和軟屏。與用玻璃作為基板的普通OLED顯示器相比，柔軟OLED(FlexibleOLED，F(xiàn)OLED)顯示器有許多優(yōu)勢：可卷曲和折疊、更輕更薄、防撞擊等。全球許多研發(fā)機構和企業(yè)加大了對OLED柔軟顯示器的研發(fā)，但目前只有美國的UDC、日本的東北先鋒等為數(shù)不多的研發(fā)機構或公司推出了柔軟OLED樣品，以清華大學技術為基礎的北京維信諾公司已于2003年11月23日推出了我國內地首款單色點陣柔軟OLED顯示屏。

　　3、OLED的特點

　　有機發(fā)光顯示器件之所以受到人們的青睞，是因為其與LCD為代表的第二代顯示器相比，有著突出的技術優(yōu)點：具有低成本特性，工藝簡單，使用原材料少;具有自發(fā)光特性，不需要背光源;具有低壓驅動和低功耗特性，直流驅動電壓在10伏以下，易于用在便攜式移動顯示終端上;具有全固態(tài)特性，無真空腔，無液態(tài)成份，機械性能好，抗震動性強，可實現(xiàn)軟屏顯示;具有快速響應特性，響應時間為微秒級，比普通液晶顯示器響應時間快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180度;具有高效發(fā)光特性，可作為新型環(huán)保光源;具有寬溫度范圍特性，在零下40攝氏度至零上85攝氏度范圍內都可正常工作;具有高亮度特性，顯示效果鮮艷、細膩。

　　二、OLED技術的發(fā)展

　　有機發(fā)光顯示技術在過去十多年的時間里取得了巨大的進展。在發(fā)光效率方面，OLED遠遠高于PDP、CRT的水平，目前熒光小分子器件的發(fā)光效率已經超過16lm/W，而磷光小分子器件的發(fā)光效率則已接近30lm/W，綠光器件的壽命達到了1萬小時以上，紅光器件和藍光器件的壽命也已達到實用化的基本要求。能夠推出全彩色OLED的公司和研究單位越來越多，采用低溫多晶硅TFT驅動的全彩色器件也已經被開發(fā)出來;白光OLED得到了廣泛的重視，目前的白光實驗片可以在100cd/m2的亮度下保持10萬小時之久。

　　OLED近期的技術發(fā)展方向是解決器件的成品率、壽命和彩色化問題。從長遠來看，OLED未來的發(fā)展必將沿著小尺寸-中尺寸-大尺寸-超大尺寸、單色-多色-彩色、無源-有源、硬屏-軟屏的脈絡進行發(fā)展，最理想的OLED顯示器應該是LTPS-TFTOLED。

　　據(jù)統(tǒng)計，目前國際上與OLED有關的專利已經超過6000份，其中最根本的專利技術有兩類。小分子材料和器件的基本專利由美國Kodak公司所有，高分子材料和器件的專利由英國CDT公司和已被杜邦收購的Uniax公司擁有。此外，磷光材料和器件的開發(fā)也已取得突破，磷光材料的主要專利由美國UDC公司所有。當前小分子OLED全彩產品已經問世，由于材料供應較為穩(wěn)定，且不像PLED受限于彩色化困難的瓶頸，眾多廠商以小分子OLED為主流技術。

　　三、OLED的產業(yè)化現(xiàn)狀

　　在量產技術逐漸成熟的情況下，OLED產業(yè)將持續(xù)成長，世界各大光電廠商紛紛加入競爭行列。目前國際上從事有機發(fā)光顯示研究開發(fā)及產業(yè)化的公司有100家以上，其中一部分公司已開始進行批量生產。歐美地區(qū)也有眾多公司投入研發(fā)，如CDT、Kodak、DuPont、UDC、eMagin、PHILIPS等;在日本的主要公司包括三洋、東芝、東北先鋒、索尼、精工愛普生等;韓國已有三星、LG電子、現(xiàn)代電子等10余家企業(yè)宣布涉足OLED產業(yè);我國臺灣省也有錸寶、東元激光、友達、悠景等多家廠商投入到OLED產業(yè)。

　　我國有30多家科研機構和企業(yè)從事OLED的研發(fā)和產業(yè)化工作，主要包括清華大學、華南理工大學、吉林大學、上海大學、香港城市大學、長春光機所、北京化學所、北京維信諾公司、上海航天上大歐德公司、上海廣電電子集團、廣東信利公司、TCL集團和五糧液集團等。其中，在從基礎研究到工藝技術開發(fā)和中試生產的整個過程中，維信諾公司與清華大學一道建立了國內完善的OLED科研開發(fā)體系。維信諾公司與清華大學建立了聯(lián)合實驗室，并通過該實驗室開發(fā)了大量的專利技術，到目前為止，已經申請了近40項國內外OLED專利，內容覆蓋了材料、器件結構、器件工藝和驅動電路等。此外，維信諾公司和清華大學還積累了大量有關OLED研發(fā)和產品開發(fā)的Know-how技術。據(jù)悉，維信諾公司擁有我國內地第一條OLED中試生產線，開發(fā)出了多款產品，是目前我國內地第一家也是惟一一家能向客戶批量提供自產OLED產品的廠家。維信諾公司目前正在緊鑼密鼓地籌建OLED大規(guī)模生產線。

　　1998年，日本先鋒公司率先推出了OLED車載顯示器;2000年9月，Motorola推出第一部采用OLED顯示屏的手機;2001年12月，錸寶公司推出了使用自產的單色OLED顯示屏的手機產品;2002年9月起，三星公司開始批量推出使用256色OLED副屏的手機;2003年，柯達推出第一部使用OLED顯示器的數(shù)碼相機;2003年下半年到現(xiàn)在，國內外有多家公司推出帶有OLED顯示模塊的手機產品和MP3產品。

　　據(jù)市場調研公司iSuppli的數(shù)據(jù)顯示，2003年OLED顯示器生產商共出貨1730萬個OLED，其中東北先鋒占據(jù)了40%的市場份額，三星(SamsungOLED)占據(jù)了33%，錸寶占23%，SKD公司占約2%，其余2%被其他公司分享。手機副屏和汽車立體聲音響顯示屏幾乎壟斷了OLED的應用市場，兩者占到整個OLED產品應用市場98.1%的份額(出貨量計)，其他的應用包括數(shù)碼相機、MP3播放器、剃須刀、手機主屏和其他微顯示產品等。2004年，OLED顯示器生產商搭上數(shù)字隨身聽的順風車，找到另一個OLED可以發(fā)揮的市場——微型便攜數(shù)碼市場。我國臺灣省錸寶、悠景、東元激光等廠商，都已經出貨給數(shù)字隨身聽業(yè)者。業(yè)者估計，今年全OLED出貨3000多萬片當中，七成是供給手機副屏用，三成是提供給數(shù)字隨身聽之用。

　　DisplaySearch認為，隨著在材料研究、生產工藝、成本控制、市場應用等方面的進展，2003年以后OLED市場的增長勢頭會更大，2008年，OLED市場將達到35億美元(約合人民幣290億元)，從2003年到2008年，平均年增長率達68%。

　　OLED的市場趨勢從OLED的發(fā)展趨勢看，初期OLED將以單彩無源PM-OLED產品為主，主要應用在小型便攜式產品上，如手機、PDA、掌上游戲機、車載顯示器等，以發(fā)揮體積小功耗低的優(yōu)勢。2～3年后，隨著低溫多晶硅技術的發(fā)展和完善，可生產13～15英寸乃至更大尺寸的有源AM-OLED顯示屏，產品延伸至筆記本電腦、電視等領域。研究人員已用彎曲的塑料基板替代現(xiàn)有的玻璃面板，實現(xiàn)了軟屏顯示，柔軟的OLED顯示屏批量生產后還可望進入電子紙市場，另外白光OLED可能在未來成為新型平面光源。

　　2001年，Sony和三星公司分別研制成功13英寸和15.1英寸有源有機發(fā)光顯示屏;2002年，17英寸TFTOLED樣機由日本東芝公司研制成功;2003年，日本索尼更推出了24英寸TFTOLED樣品;2004年5月，愛普生公司推出了40英寸采用噴墨技術制備的高分子OLED顯示器，并預計2007年將可以提供產品。

　　四、OLED目前存在的主要問題

　　OLED雖然已有了長足進展并已給平板顯示領域帶來新的曙光，業(yè)界已經不再懷疑OLED的光明前景。但同傳統(tǒng)顯示器產業(yè)不同的是，OLED技術仍然處在發(fā)展期，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是OLED仍有很多關鍵技術處于空白狀態(tài)，無法最大程度發(fā)揮出OLED的技術特點和優(yōu)勢;二是不論是產品開發(fā)還是產業(yè)化技術，仍沒有完全成熟標準的方案，OLED設備已經能夠滿足大規(guī)模生產要求，但還沒有標準化，設備廠家對OLED生產技術的了解遠不如擁有長期研發(fā)和中試生產經驗的OLED業(yè)者。借鑒目前全球OLED廠商發(fā)展的經驗，一些業(yè)者在技術積累不充分的情況下直接進行大規(guī)模生產，不得不在大生產線上進行本應在中試線上進行的技術積累，造成了資金、設備、人力和時間的浪費。

　　有機功能材料仍是OLED最主要的制約因素，OLED三基色發(fā)光材料的發(fā)展很不平衡，綠光材料發(fā)展最快，已滿足實用化需要。相比之下，紅光材料的量子效率較低，色飽和度較差。藍光材料的問題最大，不僅量子效率偏低，穩(wěn)定性也是大問題，目前藍光材料的穩(wěn)定性剛剛達到幾千小時，僅能滿足部分領域的應用。

　　能否以較低的成本制作彩色顯示器件，關系到OLED的應用范圍能否迅速擴展。目前的彩色化方案主要有“RGB三色發(fā)光法”、以藍光材料為基礎的“色變換法”和以白光發(fā)光層搭配彩色濾光片的“白光法”等，三種方案各有其優(yōu)缺點，如何獲得大批量、高成品率、低成本、長壽命的彩色OLED產品，已成為全球性的研究重點。目前RGB三基色法為實現(xiàn)彩色的主要方式，藍光+CCM法、白光+CF法是非常有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g發(fā)展方向。同時材料的壽命和發(fā)光材料亮度衰減的一致性也是突破彩色化需要解決的問題。

　　由于OLED中的有機功能層對水、氧非常敏感，OLED對封裝工藝的要求要比LCD嚴格得多。封裝工藝是目前影響OLED產品壽命的最主要因素之一，同時封裝設備也是非常關鍵的因素，OLED的封裝工藝和封裝設備都有很大的發(fā)展余地。

　　顯示效果除了與屏的質量有關外，與模塊驅動技術也有關系。目前，單色、多色驅動IC已經比較成熟，但款式有限，一般只有通用的幾款;彩色驅動IC難度較大，仍需要改進。我國內地還沒有能設計OLED專用IC的公司，國際上實力比較強的是美國的Clair公司和我國香港的Solomon公司，韓國和我國臺灣省也有多家公司在從事OLED專用IC的設計工作。制膜技術是制備OLED的核心工藝，為了解決制膜成本和制膜速度的問題，人們提出了噴墨法和印刷法等技術。噴墨法是劍橋顯示技術公司(CDT)和精工愛普生的專利技術。以往噴墨法和印刷法僅限于高分子材料制膜，但因為小分子器件在實用化和性能方面更成熟，已有單位開始研究可溶性小分子制膜工藝。

　　目前，全球已經量產的OLED生產線已有十幾條，但沒有一條解決了OLED大規(guī)模生產所面臨的全部問題。隨著OLED產業(yè)化的臨近，OLED設備也將成為頗有前途的產業(yè)，在這方面我國還比較落后，也是很需要關注的。

　　五、OLED未來之路

　　OLED產業(yè)處于飛速發(fā)展階段，2003年被業(yè)界稱為OLED產業(yè)化元年，其特征在于多家公司進入量產階段，產品種類顯著增多，OLED產品逐漸被下游廠家所認可，上下游產業(yè)鏈逐漸配套，產業(yè)上游原材料和設備逐漸成熟，而下游需求量明顯加大，出現(xiàn)了嚴重的供不應求。

　　在未來一段時期內，OLED廠商間的產品規(guī)模和成本競爭不會太明顯，而是處于共同開拓市場的階段，市場上主要表現(xiàn)是供不應求和OLED與LCD等傳統(tǒng)顯示器之間的競爭。相對而言，OLED廠商和研究單位直接的競爭主要表現(xiàn)在技術開發(fā)方面，知識產權的布局、新材料、新器件結構、新工藝和后備技術的創(chuàng)新和應用能力將成為勝出的關鍵。