從OLED技術(shù)原理談OLED顯示器件產(chǎn)業(yè)化需要著重解決的問題
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相信隨著OLED材料及器件技術(shù)的日趨成熟，今后還將開發(fā)出許多我們現(xiàn)在想象不到的新用途。
OLED技術(shù)現(xiàn)狀
關(guān)于OLED器件的研究起源于上一世紀(jì)的60年代，但大規(guī)模的開發(fā)研究起源于1986年美國的Easten Kodak(EK)的基本專利發(fā)表之后。現(xiàn)在世界上關(guān)于OLED器件的開發(fā)主要分布在日本、美國和歐州。歐美主要以高分子材料為主，可望有比較長的壽命。日本則以低分子材料為主，已獲得很好的發(fā)光亮度，發(fā)光效率壽命。就目前的情況來看，在實(shí)際應(yīng)用技術(shù)開發(fā)方面，日本遙遙領(lǐng)先，己經(jīng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段。歐州居第二位，但在應(yīng)用技術(shù)方面與日本的距離越來越近。美國主要擁有基本專利。
現(xiàn)在有關(guān)OLED技術(shù)，主要有三大基本專利，它們是:
1． 基于柯達(dá)的主要以小分子為對象的器件基本結(jié)構(gòu)專利。
2． 針對高分子材料的材料專利。
3． 實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)光的三線態(tài)發(fā)光材料專利。
其中第1項(xiàng)和第3項(xiàng)由美國企業(yè)控制。第2項(xiàng)由英國控制。而與OLED應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)技術(shù)相關(guān)的絕大多數(shù)專利則由日本企業(yè)所控制。
現(xiàn)在世界上進(jìn)行OLED相關(guān)技術(shù)開發(fā)的主要企業(yè)有：在日本有SONY、東芝、SHARP、松下、三洋電機(jī)、NEC、三菱化學(xué)、三菱電機(jī)、卡西歐、出光、凸版印刷、先峰音響、出光興產(chǎn)、住友化學(xué)、TDK等。在美國有柯達(dá)、Dupont、UDC(Universal Display Corporation)、Dow Chemical Company等。歐洲有Cambridge Display Technology(CDT)、Phillips、Covion等。日本以外的亞洲地區(qū)有以RitDisplay為首的臺灣省的近10家企業(yè)，韓國的三星顯示器等。技術(shù)上最領(lǐng)先的為先峰音響、出光興產(chǎn)(材料)、三洋電機(jī)、TDK等。特別是先峰音響公司己經(jīng)開發(fā)出三代產(chǎn)品推向市場。
現(xiàn)在國際上小分子OLED器件的最高壽命可以達(dá)到：紅色和綠色超過萬4小時(shí)，藍(lán)色達(dá)到1萬小時(shí)，白光達(dá)到2萬小時(shí)。最高發(fā)光效率可以達(dá)60lm/W。最低電壓可以實(shí)現(xiàn)只需加上3-4Ｖ電壓就能接近一般電視的亮度。最大面積400×400 mm2。
我國在OLED方面以大學(xué)為中心也開展了一些研究。也有一些企業(yè)已經(jīng)投資或?qū)⒁顿YOLED技術(shù)。但從總體技術(shù)水平來看至少要比國際先進(jìn)水平落后5－8年。特別是在要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化所必須的關(guān)鍵技術(shù)和重要技術(shù)方面幾乎是空白，發(fā)展趨勢與當(dāng)年的液晶產(chǎn)業(yè)極為相似。要想將OLED產(chǎn)業(yè)真正培養(yǎng)成為我國的民族產(chǎn)業(yè)，道路還十分艱難。圖3為北京大學(xué)開發(fā)出的非動態(tài)圖象演示器，其尺寸為80×80×0.7毫米,驅(qū)動電壓為5V(本顯示屏是在國家自然科學(xué)基金(90101013)，杰出青年科學(xué)基金(50125310)，863計(jì)劃(2002AA324080)，973計(jì)劃(2002CB613405)資助下研制成功的)。
與OLED產(chǎn)業(yè)化相關(guān)的現(xiàn)存問題
雖然OLED技術(shù)可稱之為最理想的顯示技術(shù)。但對它的研究開發(fā)歷史并不長，要想真正實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化，必須克服以下一些具體的難題；即因大面積化帶來的問題，從單色顯示到多色顯示帶來的問題，封裝技術(shù)與使用壽命的問題，陰極電極微細(xì)化的問題，驅(qū)動技術(shù)問題等。
從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化，器件的大面積化將帶來工藝、設(shè)備技術(shù)和驅(qū)動技術(shù)等方面的問題。比如大面積基板的鍍膜均勻性問題。有機(jī)膜的不均勻性將導(dǎo)致發(fā)光亮度和色彩的不均勻性，影響顯示效果。顯示面積增大，意味著器件必須有很高的瞬間亮度和高的發(fā)光效率，并在高亮度下有良好的穩(wěn)定性。也就是說，在100cd/m2得到的所謂壽命數(shù)據(jù)并不能確保實(shí)際應(yīng)用的壽命。透明電極ITO的面阻抗問題也將顯得越來越突出。透明度高，阻抗小的ITO基板的開發(fā)將是有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)工業(yè)化過程中的一個(gè)重大課題。
從單色顯示到多色顯示和彩色過渡時(shí)，將三種不同的發(fā)光材料分別鍍在同一象素的非常臨近的三個(gè)小區(qū)域上將是又一大難題。而且，對于用高分子發(fā)光材料的器件來說問題更為突出。另外，長期使用過程中的三基色的相對穩(wěn)定性問題也會顯現(xiàn)出來。這些問題必須通過材料、制造工藝和驅(qū)動電路技術(shù)來綜合解決。
要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，使用壽命問題必須解決，從材料和器件結(jié)構(gòu)著手是途徑之一。但是封裝技術(shù)也不能忽視，甚至更為重要。
驅(qū)動技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室研究階段或器件面積不大時(shí)不顯得重要。因?yàn)椴徊捎脧?fù)雜的驅(qū)動電路也能實(shí)現(xiàn)良好的顯示效果。但一旦考慮到產(chǎn)業(yè)化和大面積化。此問題就會變得非常突出。這是因?yàn)橛袡C(jī)電致發(fā)光是一個(gè)電流支配過程，不同于在諸如液晶顯示類的電壓支配過程。而至今為止，還沒有一套成熟地高度集成地大電流驅(qū)動IC。
陰極電極(多為活性大的金屬)微細(xì)化問題也是在有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)工業(yè)化過程中要遇到且必須解決地一個(gè)重要難題。其難就難在由于一旦鍍上有機(jī)膜后，器件就絕對不能與有機(jī)溶劑及活性氣體接觸，也就是說不能采用二次加工的方式來形成微細(xì)陰極電極。
在有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化過程中，雖然會遇到以上諸多難題，但由于OLED是一個(gè)劃時(shí)代的高新技術(shù)。在所有的顯示技術(shù)中，只有它才能真正地把顯示屏帶到野外，帶進(jìn)嚴(yán)寒地區(qū)，帶到宇宙，真正地實(shí)現(xiàn)顯示屏亮、輕、薄、快、低功耗、全方位等理想特性。相信隨著研究開發(fā)的深入和完善，以上問題是可以得到解決的。
OLED技術(shù)將來發(fā)展趨勢
為薄膜電視的上市可能需3－8年時(shí)間(小型的需3年、大型的需5－10年)。從這一點(diǎn)來看，它不如LCD現(xiàn)實(shí)，但不管現(xiàn)實(shí)是怎樣的，從其基本結(jié)構(gòu)和顯示效果來判斷，它是最理想的顯示技術(shù)，有非常光明的前途。人們上街去買電視機(jī)時(shí)，不說買一臺，而是說買一張或買一塊的時(shí)代將不會很遙遠(yuǎn)。
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