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OLED—平板显示器的明日之星(上)

供稿人:顾震宇  供稿时间:2006-3-13   关键字:平板显示器  有机发光显示器  OLED  fpd  
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。
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。
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
 
CRT
PDP
TFT-LCD
OLED
FED
DLP
LCOS
视角
一般
亮度
cd/m2
约350
约350
约250
约200
约250
约250
约250
对比度
最佳
一般
一般
分辨率
一般
一般
一般
色饱和度
最佳
一般
一般
一般
一般
响应时间
1μs
1-20μs
25ms
≤10μs
≤10μs
一般
驱动电压
1-30KV
120-300V AC
3-15V
DC
3-9V
DC
30-80V
DC
≤12V
≤12V
电力消耗
一般
较大
较大
较小
较小
一般
一般
面板厚度
很大
约10mm
约8mm
约2mm
约10mm
较大
较大
重量
最大
一般
较小
最小
较小
一般
一般
使用温度
-20-70℃
-40-75℃
0-50℃
-40-80℃
-40-80℃
-40-80℃
0-50℃
目前屏幕大小
8-40
英寸
33-103
英寸
1-80
英寸
0.8-40
英寸
5-36
英寸
42-100
英寸
42-100
英寸
寿命
长,取决于光源
待提高
较长
长,取决于光源
长,取决于光源
价格
最高
一般
较高
较高
(资料来源:文献[13],上海情报所整理加工)
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。
 
(请继续阅读 OLED—平板显示器的明日之星(下)
参考文献:
1、Global annual OLED panel market value in dollars for 2003, 2004, and  forecast for 2005 to 2008.
Electronic Business, v31, n10, p42
2、SID displays fruits of OLED research
Electronic Engineering Times,Jun 6, 2005, v1374, p30
3、OLED touts size, longer life
Electronic Engineering Times, Jan 30, 2006, v1408, p58
4、ONWARD OLED
Appliance Design, Jan 2006, 54(1), p16
5、SAMSUNG Electronics Develops World’s First 40-inch a-Si-based OLED for Ultra-slim, Ultra-sharp Large TVs
http://www.samsung.com/PressCenter/PressRelease/PressRelease.asp?seq=20050519_0000123644
6、平板显示器中的OLED
液晶与显示.2005,20(1).-52-56
7、平板显示技术标准化的进展
信息技术与标准化.2004(10).-5-8
8、OLED发光及显示技术
光电技术.2005,46(1).-6-11,44
9、OLED面板市场迅速增长
世界电子元器件.2005(5).-16-16
10、  OLED:中国显示产业的机会
远东经济画报.2004(10).-30-33
11、  中国显示器产业的机会
东方经济.2004(10).-52-54
12、平板显示器技术
电子技术. 2005(1).-3-7
13、平板显示器技术独领风骚
电子技术.2005,32(1).-3-7

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