有机电致发光产品的研发现状

发布时间:2/15/2015 | 41 次阅读

作为新一代平板显示器件,有机电致发光器件(oled)在手机、pda、数码相机、车载显示、笔记本电脑、壁挂电视以及军事领域都具有广阔的应用前景,是一种将来替代液晶显示器(lcd)的新型平板显示器件。正因如此,oled是近几年来新材料及显示技术领域研究、开发的一大热点,其产业化势头十分迅猛。目前,国内外对oled的研究主要集中在发光材料的研究、器件的制作和产品开发上。本文介绍了oled产品的开发情况,并展望了oled的商业前景。

oled的分类oled可按发光材料分为两种:小分子oled和高分子oled(也可称为pled)。小分子oled和高分子oled的差异主要表现在器件的制备工艺不同:小分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。小分子材料厂商主要有:eastmankodak、出光兴产、东洋ink制造、三菱化学等;高分子材料厂商主要有:cdt、covion、dowchemical、住友化学等。目前国际上与oled有关的专利已经超过1400份,其中最基本的专利有三项。小分子oled的基本专利由美国kodak公司拥有,高分子oled的专利由英国的cdt(cambridgedisplaytechnology)和美国的uniax公司拥有。

oled的驱动方式可分为有源驱动和无源驱动。无源驱动施加电压给相应的行和列,使电流流过选定的像素。它结构简单,价格较低,适用于低功耗、小屏幕的显示器件,例如字符显示。有源驱动oled显示屏给每一个像素配备一个恒流源,这使得它能够满足视频图像所需的高分辨率和高信息量的要求,但价格较贵。

oled产品开发概况目前在国外oled产品中,投入小分子oled产品的多为日商及中国台湾厂商;而投入高分子oled产品的则以欧美厂商居多。据统计全球已有约85家厂商投入研发,其中60家以上厂商皆采用小分子oled材料系统为主,只有25家左右厂商采用高分子oled材料系统。

小分子oled商品化进程较高分子oled快,但以无源驱动为主。1996年pioneer率先推出256×64单色产品,1997年idemitsukosan也发表第一个全彩320×240产品,之后pioneer等厂商更相继发表多种单色、多彩产品。长期以来无源驱动小分子的领导厂商以pioneer为首。

而在有源驱动小分子方面,则是以eastmankodak为首。eastmankodak目前掌握大部分小分子材料专利,同时通过与sanyo的合作,应用tft技术发表有源驱动小分子oled产品,但在商品化进度上,有源驱动小分子仍明显落后于无源驱动小分子oled的发展。

高分子oled目前以研发有源驱动技术著称的cdt为首,其它投入厂商包括seiko-epson、philips等都得到了cdt技术移让;而无源驱动高分子oled则以philips为主。由于过去高分子oled制造工艺都采用旋转涂敷技术,为达到更加全彩化效果,cdt便与seiko-epson合作以喷墨技术制作。虽然1999年已有样品发表,但高分子oled在材料的选择、发光组件寿命的控制以及oled因膜厚凹凸不平、喷墨不易等方面,仍存在许多问题,无法获得有效解决。

由于喷墨技术需要约5至6道工序,容易产生滴墨和色彩混淆的情况,影响发光效率及寿命。所使用的喷墨头也可能在制造过程中发生堵塞,影响成品率。另外,高分子共轭架的长度不一,光谱较宽,不如小分子oled精细,而且由于高分子所有工序都须在超净室中完成,因此在超净室及机器设备维修成本上会比小分子oled高,因此要大量应用在下游产品上仍有许多困难。

但喷墨技术也有许多优点,如容易实现较大的屏幕面积、较高的分辨率,可采用电脑辅助设计,不需要光罩,不会浪费有机材料,制作过程少,减少了设备投资和空间的要求。因此,仍有很多公司从事该方面的研究。

下面是近年来国际上几个大公司在oled产品研究、开发及产业化上取得的进展和它们的代表产品:2000年philips和台湾ritec等公司推出了用于手机显示的oled显示器。

motorola公司开始销售采用oled显示屏的手机。

美国杜邦公司投资1500万美元给美国uniax公司组建高分子彩色发光6英寸试验线。

philips公司投资5000万美元建立了14英寸试验线;西门子公司也在马来西亚建立了具有一定规模的试验线。

2001年sony公司推出了电视使用的oled显示器,屏幕为13英寸,像素数为800×600,显示色彩为1670万,每个像素由4个tft驱动。

emagin推出第一个全彩色小分子oled微型显示器,分辨率达600×3×852,有16m种色彩。

东芝美国电子公司宣布第一个实现以聚合物为发光物的全彩色oled原型,2.85英寸,26,000种色彩,64级灰度,采用ltpstft驱动。

2002年三星推出15英寸全彩oledpc及笔记本电脑样品,东芝松下显示科技公司研发出17英寸ltpstft驱动的oled面板,分辨率可达xga(1280×768),先锋也扬言20英寸的全彩oled面板已经就绪。

最近,柯达公司宣布将在中国市场推出世界上第一部采用oled显示屏的易享系列ls633数码相机。该款相机拥有一2.2英寸oled显示屏。

我国目前有40多所高校、研究所参与研究oled,如吉林大学、上海大学、清华大学、华中科技大学、南开大学等;很多大企业集团公司,如国防军工领域的中国航天科工集团公司,民品领域的陕西彩虹、山西南风、上海广电电子等专业化集团公司都已积极投资参与了oled的研制与开发。国内第一款全彩色oled显示屏也由北京维信诺公司与清华大学合作日前研制成功,标志着我国在oled显示技术上的水平已经进入国际先进行列。

市场分析及预测目前各家厂商对oled的应用开发以单色及多色的显示器为主,主要的目标在手机、掌上型电玩、音响面板与pda等市场。未来将朝向两个方向发展:一为以文字与数字显示为主,抢攻低端显示器市场,包括手机与音响面板市场等;另一方向为小型全彩显示器,主要应用市场为数码相机、摄影机与可视电话等应用产品,然后尝试进入大尺寸全彩显示器市场,主攻笔记本电脑、监视器与tv等产品。目前各厂商推出的oled显示器绝大多数仍是雏形机,未来实现商品化仍有很大的改善空间。

据台湾工研院预测,随着全彩显示器的技术改进,从2~4英寸的显示器切入市场,预估市场量将从1999年的10万片增加到2005年的700万片,2~4英寸显示器将成为全彩显示器最大的应用市场。到2005年,可能可以生产出大尺寸的壁挂式彩电和可卷曲的彩电。采用oled的电子书籍和报纸等新型便携式装置也会在不久的将来出现。

另据stanfordresources预测,oled市场2005年将达到7000万美元,而到2007年时将达到7亿美元,若技术能有更重大突破,未来的成长将更为可观。displaysearch也预计,oled在2003年无源驱动显示器市场量将达4,000万片,其主要应用产品以移动电话为主,其次为游戏机;2005年市场需求量将达1.2亿片,主要应用范围仍为移动电话。而有源驱动显示器在2005年可望增长至5,000万片,每年呈倍数增长。

总之,oled作为lcd的竞争者和可能的替代者,它的出现和发展,为人们发展面向移动通信产品、车载和机载产品、甚至计算机和电视机的平板显示器提供了一个难得的机会。

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