夢幻影像的答案：OLED顯示技術的秘密

OLED顯示技術的由來與歷史

    這兩年“穿越”成為了影視圈最流行的題材�？粗�人家超時空旅行的“心驚膽戰(zhàn)”“驚險刺激”，居然也有人企圖利用“摸電門”（比如說郭德綱）來體驗一把！

    但是，對于咱們“肉身”的凡人，穿越是不可能的了。唯一能希望的就是在電視熒屏上，能夠以最震撼、最真實的、最絢麗的效果“感受”一把穿越的激情�，F(xiàn)在，大尺寸液晶、等離子電視非常流行。畫面艷麗、場景巨大的大屏幕彩電，往往能帶給消費者最佳的視覺體驗。

    不過，對于下面將為您介紹的OLED電視，液晶和等離子的顯示效果就會顯得“小兒科”的多了。在現(xiàn)代影像技術，特別是可以應用于電視機的彩電技術中，OLED顯示技術自誕生以來就被稱作“夢幻”科技。無數(shù)科學家、工程師為其出色的，幾乎是神話水平的顯示性能而傾倒，并嘔心瀝血終生。2012年是倫敦奧運會之年，也將是OLED電視的揭幕之年。據(jù)消息稱，奧運之前三星、LG和蘋果都會推出自己的大尺寸OLED電視機，一邊搶奪奧運影像戰(zhàn)場的制高點。

   

    OLED，即有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode），又稱為有機電激光顯示（Organic Electroluminesence Display, OELD），是一種應有有機材料的固體半導體發(fā)光技術。雖然在“Organic Electroluminesence Display”這個名稱中提到了激光一詞，但是本質上，OLED技術還與我們通常概念中的單光普、高匯聚性激光技術差異巨大，很多時候和資料并不認為OLED屬于激光領域。

    有機電致發(fā)光現(xiàn)象及相應得研究早在20世紀60年代就開始了。1963年，美國New York大學的Pope等發(fā)表了世界上第一篇有關OLED的文獻，使用400V的直流電通過蒽晶體時，觀察到發(fā)光的現(xiàn)象。 ——這是最早的OLED原理性實驗！

    對于OLED技術系統(tǒng)性的研究開始于柯達公司。對于OLED技術系統(tǒng)性的研究開始于柯達公司。1979年的一天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的華裔科學家鄧青云（Dr. C. W. Tang）博士在回家的路上忽然想起有東西忘記在實驗室。回到實驗室，他發(fā)現(xiàn)黑暗中有個亮的東西。打開燈，原來是一塊做實驗的有機蓄電池在發(fā)光。這是怎么回事？OLED研究就由此開始。鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。

    鄧青云博士1947年出生于香港，于1970年在英屬哥倫比亞大學得到化學理學士學位，于1975年在康奈爾大學獲得物理化學博士學位。此后，他成為位于紐約羅切斯特的柯達研究實驗室的一名研究科學家，并開始了他從事有機半導體材料和電子應用設備開發(fā)的職業(yè)生涯。

    但是，在OLED歷史的早期，尤其是在60-80年代中期，有機電致發(fā)光技術徘徊在高驅動電壓、低亮度、低效率的水平上——這些方面的困難使得OLED更本不能“實際應用”，這也就使得OLED的研究工作未引起重視。

華裔科學家鄧青云（Dr. C. W. Tang）博士

    一直到1987年美國柯達公司的C.W.Tang 及Steve Van Slyke等人發(fā)明以真空蒸鍍法制成多層式結構的OLED組件后，大幅提高了組件的性能，其低操作電壓與高亮度的商業(yè)應用潛力吸引了全球的目光。該研究采用超薄膜技術及空穴傳輸效果更好的TPD作傳輸層，使有機電致發(fā)光獲得了歷史性突破。經(jīng)過一系列措施，其發(fā)光亮度在10V的直流電壓下可達1000cd/m2,效率達1.5 lm/W。——這是小分子OLED技術取得突破的一年。

    1990年，英國劍橋大學的Burroughes、Friend等人發(fā)現(xiàn)導電高分子材料PPV具有良好的電致發(fā)旋光性能，并成功的開發(fā)出以涂布方式將高分子材料應用在OLED上，制成聚合物OLED器件，即Polymer LED，亦稱為PLED。由于聚合物材料的熱穩(wěn)定性、柔韌性和機械加工性能都比有機小分子材料優(yōu)越，并且器件的制作工藝更加簡單，因而聚合物正逐漸成為有機EL領域新的研究熱點。

    1992年Heeger等第一次發(fā)明了用塑料作為襯底制備可變性的柔性顯示器，將有機電致發(fā)光顯示器最為迷人的一面展現(xiàn)在人們的面前。1997年，F(xiàn)orrest等發(fā)現(xiàn)磷光電致發(fā)光現(xiàn)象，突破了有機電子發(fā)光量子效率低于25%的限制。

    自這時起，OLED技術已經(jīng)買入了可以經(jīng)濟的商業(yè)化的門檻，OLED技術研究告別了以基礎科學研究為主的階段，進入一個嶄新的以應用為主的時期。

   

OLED顯示技術的發(fā)光原理

    由以上的OLED發(fā)展簡史可知，OLED技術可以分為小分子和高分子兩種主要類型，其結構也并不相同。但是，無論是小分子OLED，還是高分子OLED在薄而透明的具有導電性能的氧化銦錫（ITO膜）陰極與金屬陽極之間都有一個有機發(fā)光材料層——這是一種類似于漢堡包的夾心蛋糕式的結構。這個結構層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。

    其中，陰陽兩極構成的結構式一個標準的晶體二極管的結構，具有單向導電性，適度電壓下的電流驅動。OLED發(fā)光本質是電流驅動的。當電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結合，產(chǎn)生光亮，依其發(fā)光層配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍RGB三原色，構成基本色彩。

    具體而言，當組件受到直流電（Direct Current；DC）所衍生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅動電子（Electron）與空穴（Hole）分別由陰極與陽極注入組件，當兩者在傳導中相遇、結合，即形成所謂的電子-空穴復合（Electron-Hole Capture）。——實際上真正移動的是電子，電子對空穴的填充，可以看做是空穴的移動：這也是典型的PN結晶體管工作方式。

    電子移動過程中，電子填充到空穴位置的整個過程，相當于電子獲得能量（電能）并飛離原來原子的附屬，然后被空穴捕獲，并釋放出原來獲得的能量（光能）。這一過程中若電子自旋（Electron Spin）和基態(tài)電子成對，則為單重態(tài)（Singlet），其所釋放的光為所謂的熒光（Fluorescence）；反之，若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行，則稱為三重態(tài)（Triplet），其所釋放的光為所謂的磷光（Phosphorescence）。

    無論是熒光還是磷光狀態(tài)，當電子的狀態(tài)位置由激態(tài)高能階回到穩(wěn)態(tài)低能階時，其能量將分別以光子（Light Emission）或熱能（Heat Dissipation）（OLED物質分子團的震動）的方式放出，其中光子的部分可被利用當作顯示功能。

    Oled的發(fā)光過程可以分為以下幾步：1、OLED設備的電池或電源會在OLED兩端施加一個電壓。　2、電流從陰極流向陽極，并經(jīng)過有機層(電流指電子的流動)。3、陰極向有機分子發(fā)射層輸出電子。4、陽極吸收從有機分子傳導層傳來的電子。(這可以視為陽極向傳導層輸出空穴，兩者效果相等。5、在發(fā)射層和傳導層的交界處，電子會與空穴結合。6、電子遇到空穴時，會填充空穴(它會落入缺失電子的原子中的某個能級)。7、這一過程發(fā)生時，電子會以光子的形式釋放能量。8、OLED發(fā)光。

    其中，光的顏色取決于發(fā)射層有機物分子的類型；光的亮度或強度取決于施加電流的大小。電流越大，光的亮度就越高。OLED分子是依靠接收的空穴電子對的數(shù)目來發(fā)光，電流大意味著同時移動的電子和空穴數(shù)目多——這是一種典型的電流驅動模式。

   

OLED顯示技術的分類之大分子、小分子

    目前,OLED器件的實用化制造技術存在兩種不同的工藝：一種是采用高分子有機聚合物,另一種是采用低分子有機聚合物。小分子材料廠商主要有：Eastman、Kodak、出光興產(chǎn)、東洋INK制造、三菱化學等；高分子材料廠商主要有：CDT、Covin、Dow Chemical、住友化學等。

    高分子聚合物，也稱為高分子發(fā)光二極管(PLED)，由英國劍橋大學的杰里米伯勒德及其同事首先發(fā)現(xiàn)。PLED為polymer light-emitting diode的縮寫,即第二種有機發(fā)光材料為高分子聚合物。聚合物大多由小的有機分子以鏈狀方式結合在一起，以旋涂法形成高分子有機發(fā)光二極管。

    1990年，英國劍橋大學的Friend研究小組首先利用聚對苯乙炔(PPV)制作PLED器件，14 V電壓下發(fā)出黃綠色光，開創(chuàng)了聚合物電致發(fā)光材料研究的新時代。PPV類聚合物作為電致發(fā)光材料最早被提出，而經(jīng)過修飾和改性的PPV衍生物，因其綜合性能優(yōu)秀，也是目前研究得最多的一類導電高分子發(fā)光材料。

    高質量聚合物薄膜的制備是PLED器件制作的關鍵。相對于小分子材料，高分子可以通過結構調整制得可溶的材料，成膜的手段較多，如旋涂、印刷、打印等技術，可以使用造價較低的印刷型設備，因此相對于小分子LED，PLED具有低成本的優(yōu)勢�？梢栽O想，隨著高性能聚合物材料的不斷研發(fā)和薄膜制備技術的進一步完善，PLED的產(chǎn)業(yè)化將會加速發(fā)展，并呈現(xiàn)更好的比較優(yōu)勢。

    劍橋大學的科學家首先發(fā)現(xiàn)導電高分子材料PPV具有良好的電致發(fā)旋光性能，并制成PLED器件，就深刻認識到PLED的發(fā)展?jié)摿Γ�并于�?992年成立CDT（Cambridge Display Technology）公司。導電高分子的奠基人之一的Heeger教授（2000年度諾貝爾化學獎得主）于1990年創(chuàng)立Uniax公司。1992年該公司的曹鏞等以聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）為柔性透明襯底材料，通過溶液旋涂把聚苯胺（PANI）或聚苯胺類的混合物的導電材料在上面形成導電膜，制得了柔性PLED，將有機電致發(fā)光顯示器最為迷人的一面展現(xiàn)在世人的面前。兩家公司為最主要的OLED高分子技術的專利持有者。

    低分子聚合物OLED（或稱為SMOLED），是一種小分子OLED技術。主要器件可以使用真空蒸鍍技術制造。小的有機分子被裝在ITO玻璃襯底上的若干層內。與基于PLED技術的器件相比,SMOLED不僅制造工藝成本更低,可以提供全部262 000種顏色的顯示能力,而且有很長的工作壽命。

    有機小分子材料以金屬鰲合物和稀土配合物為代表。1987年Tang C W首先采用此種化合物Alq3實現(xiàn)較高效率的有機電致發(fā)光器件。常見的此類物質有:Alq3, Al mqs , Zn( 5 Fa) 2, Be Bq2等。此類發(fā)光物質的缺點是制作過程中難分離。其它性能比較優(yōu)越的發(fā)光薄膜材料有Perylene , Aromaticdiamine , TAD, TAP，T AZ，TPA, TPB, TPD, TPP等。

    目前小分子技術的核心專利被其主要發(fā)現(xiàn)者柯達公司掌握。伊斯曼柯達公司的專利許可對象開始以日本廠商為主，之后伊斯曼柯達公司逐步將其許可范圍轉向中國臺灣省和香港的廠商，包括臺灣的錸寶、東元激光、光磊、聯(lián)宗光電以及香港的Truly International與精電國際等。這些得到Eastern Kodak公司OLED專利許可的亞洲廠商大多具有LCD產(chǎn)業(yè)背景，如三洋、三星等，因而在產(chǎn)品開發(fā)和市場渠道方面具有相當?shù)膬?yōu)勢。Eastern Kodak公司選擇這些廠商作為專利許可對象，很好地促進了小分子OLED技術的商品化。

    目前小分子OLED比高分子OLED的技術和工藝都更加成熟，并已進入市場化階段。因而市場上的OLED絕大多數(shù)是小分子、中小尺寸的產(chǎn)品，主要用于MP3、手機、車載設備、儀器儀表上。

   

OLED顯示技術的分類之驅動方式

    OLED的驅動方式分為主動式驅動(有源驅動)和被動式驅動(無源驅動)。

    被動矩陣OLED（PMOLED）其又分為靜態(tài)驅動電路和動態(tài)驅動電路。

    ⑴靜態(tài)驅動方式：在靜態(tài)驅動的有機發(fā)光顯示器件上，一般各有機電致發(fā)光像素的陰極是連在一起引出的，各像素的陽極是分立引出的，這就是共陰的連接方式。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動下發(fā)光，若要一個像素不發(fā)光就將它的陽極接在一個負電壓上，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，為了避免我們必須采用交流的形式。靜態(tài)驅動電路一般用于段式顯示屏的驅動上。

    ⑵動態(tài)驅動方式：在動態(tài)驅動的有機發(fā)光顯示器件上人們把像素的兩個電極做成了矩陣型結構，即水平一組顯示像素的同一性質的電極是共享的，縱向一組顯示像素的相同性質的另一電極是共享的。如果像素可分為N行和M列，就可有N個行電極和M個列電極。行和列分別對應發(fā)光像素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅動的過程中，要逐行點亮或者要逐列點亮像素，通常采用逐行掃描的方式，行掃描，列電極為數(shù)據(jù)電極。實現(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動電流脈沖，從而實現(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”，這種掃描是逐行順序進行的，掃描所有行所需時間叫做幀周期。

    PMOLED易于制造，但其耗電量大于其他類型的 OLED，這主要是因為它需要外部電路的緣故。PMOLED用來顯示文本和圖標時效率最高，適于制作小屏幕（對角線2-3英寸），例如人們在移動電話、掌 上型電腦 以及MP3播放器上經(jīng)常能見到的那種。即便存在一個外部電路，被動矩陣OLED的耗電量還是要小于這些設備當前采用的LCD。

    有源驅動（AMOLED）的每個像素配備具有開關功能的低溫多晶硅薄膜晶體管（LowTemperaturePoly-SiThinFilmTransistor,LTP-SiTFT），而且每個像素配備一個電荷存儲電容，外圍驅動電路和顯示陣列整個系統(tǒng)集成在同一玻璃基板上。與LCD相同的TFT結構，無法用于OLED。這是因為LCD采用電壓驅動，而OLED卻依賴電流驅動，其亮度與電流量成正比，因此除了進行ON/OFF切換動作的選址TFT之外，還需要能讓足夠電流通過的導通阻抗較低的小型驅動TFT。

    有源驅動屬于靜態(tài)驅動方式，具有存儲效應，可進行100%負載驅動，這種驅動不受掃描電極數(shù)的限制，可以對各像素獨立進行選擇性調節(jié)。AMOLED的耗電量低于PMOLED，這是因為TFT陣列所需電量要少于外部電路，因而AMOLED適合用于大型顯示屏。AMOLED還具有更高的刷新率，適于顯示視頻。AMOLED的最佳用途是電腦顯示器、大屏幕電視以及電子告示牌或廣告牌。

    但是，有源驅動的方式需要復雜的內置電路、內置晶體管、以及外部IC，這些部件的制作工藝繁雜，成本較高，也不易實現(xiàn)更高的成品率。因此，制作成本和成品率是有源驅動OLED技術大規(guī)模推廣，特別是在大尺寸顯示產(chǎn)品上應用的關鍵技術瓶頸。

   

OLED顯示技術的分類之不同的彩色實現(xiàn)方案

    OLED技術本身只是一種發(fā)光技術，因此制作成為TV這樣的大型顯示應用，不僅需要高密度矩陣式的驅動技術，還需要全彩色技術：顯示器全彩色是檢驗顯示器是否在市場上具有競爭力的重要標志，因此許多全彩色化技術也應用到了OLED顯示器上，按面板的類型通常有下面三種:RGB象素獨立發(fā)光，光色轉換(ColorConversion)和彩色濾光膜(ColorFilter)。

    RGB象素獨立發(fā)光利用發(fā)光材料獨立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金屬蔭罩與CCD象素對位技術，首先制備紅、綠、藍三基色發(fā)光中心，然后調節(jié)三種顏色組合的混色比，產(chǎn)生真彩色，使三色OLED組件獨立發(fā)光構成一個象素。該項技術的關鍵在于提高發(fā)光材料的色純度和發(fā)光效率，同時金屬蔭罩刻蝕技術也至關重要。

    目前，有機小分子發(fā)光材料AlQ3是很好的綠光發(fā)光小分一于材料，它的綠光色純度，發(fā)光效率和穩(wěn)定性都很好。但OLED最好的紅光和藍光發(fā)光小分子材料的發(fā)光效率和壽命不盡如人意。有機小分子發(fā)光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍色材料的純度、效率與壽命。

    高分子發(fā)光材料的優(yōu)點是可以通過化學修飾調節(jié)其發(fā)光波長，現(xiàn)已得到了從藍到綠到紅的覆蓋整個可見光范圍的各種顏色，但其壽命只有小分子發(fā)光材料的十分之一，所以對高分子聚合物，發(fā)光材料的發(fā)光效率和壽命都有待提高。

    在三元色RGB象素獨立發(fā)光技術上，又可以分為水平分布和垂直分布兩種三原色像素組織方式。垂直方式雖然在工藝精細度上的要求更低，但是工藝和材料消耗繁雜，底層光源投射損失較高。水平像素分配方案，則具有更好的光學效果，但是一次工藝的精度要求更高！

    光色轉換是以藍光OLED結合光色轉換膜陣列，首先制備發(fā)藍光OLED的器件，然后利用其藍光激發(fā)光色轉換材料得到紅光和綠光，從而獲得全彩色。該項技術的關鍵在于提高光色轉換材料的色純度及效率。這種技術不需要金屬蔭罩對位技術，只需蒸鍍藍光OLED組件，是未來大尺寸全彩色OLED顯示器極具潛力的全彩色化技術之一。但它的缺點是光色轉換材料容易吸收環(huán)境中的藍光，造成圖像對比度下降，同時光導也會造成畫面質量降低的問題。這一技術能否獲得成功的關鍵是光色轉化材料研發(fā)的突破——不幸的是，這種材料的開發(fā)近年來一直持續(xù)不前，一些公司已經(jīng)開始放棄這一彩色方案。

    彩色濾光膜技術是利用白光OLED結合彩色濾光膜，首先制備發(fā)白光OLED的器件，然后通過彩色濾光膜得到三基色，再組合三基色實現(xiàn)彩色顯示。該項技術的關鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過程不需要金屬蔭罩對位技術，可采用成熟的液晶顯示器LCD的彩色濾光膜制作技術。所以是未來大尺寸全彩色OLED顯示器具有潛力的全彩色化技術之一，但采用此技術使透過彩色濾光膜所造成光損失高達三分之二。目前日本TDK公司、美國Kodak公司、LG公司采用這種方法制作OLED顯示器。

    RGB象素獨立發(fā)光，彩色濾光膜制造OLED顯示器全彩色化技術，各有優(yōu)缺，但是都非常成熟，可以大規(guī)模應用。不過，光色轉換還面臨光色轉換材料開發(fā)的瓶頸。根據(jù)工藝結構及有機材料的特點，未來三原色像素獨立發(fā)光渴望成為高檔OLED顯示屏的主要技術，而白色彩色濾光膜技術適合價格更低的OLED顯示產(chǎn)品的制備。

   

OLED顯示技術的分類之不同的TFT驅動技術

    有源驅動彩色OLED技術是未來OLED技術重點發(fā)展方向之一，也是制備OLED電視機和顯示器的必須技術。這一技術很大程度可以繼承LCD的TFT驅動技術。但是LCD液晶是電壓驅動，而OLED是電流驅動，這就決定了二者還將擁有一定的技術差異。

    TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶體管，意即每個像素點都是由集成在像素點后面的薄膜晶體管來驅動。這種技術具有響應迅速、精度高、可做到點到點的調整等突出特點。雖然其制備工藝更復雜，但是還是得到了市場的廣泛青睞。目前大多數(shù)液晶和OLED顯示屏都趨向于采用這種驅動技術。

    有源驅動OLED技術，AMOLED的發(fā)展主要取決于TFT在OLED中的應用。TFT-AMOLED驅動技術有三個研發(fā)方向：一是改進傳統(tǒng)的非晶硅技術(a-Si TFT)，二是開發(fā)載流子遷移率高的低溫多晶硅技術(LTPS TFT)，三是開發(fā)有機薄膜晶體管(OTFT)。

    LTPS TFT擁有較高的載流子遷移率，這對電流驅動型的OLED器件來說是非常有利的，然而制備技術還不成熟，成品率還很低。傳統(tǒng)的準分子激光晶化法非常昂貴，器件性能上亮度還不均勻。

    a-Si TFT可以延續(xù)液晶的技術，工藝簡單、成熟、成本低廉，且可以利用現(xiàn)有的液晶生產(chǎn)設備，基板尺寸可以做到10代線以上，但用于驅動OLED則存在遷移率低、器件性能穩(wěn)定性差等缺點。從發(fā)展趨勢看，a-Si可能適合大尺寸顯示，LTPS則可能適合中小尺寸高節(jié)約能耗產(chǎn)品的顯示。

    另外OTFT技術采用有機材料代替硅，適合于軟屏制備，相對于硅薄膜晶體管，OTFT的工藝要簡單得多。但是OTFT技術還處于基礎研究階段。

    本質上以上三者都是TFT驅動技術，差異主要是薄膜晶體管的晶體材料和工藝，例如以上三種之外的UC-si/P-SI等技術。采用不同的工藝和材料可以獲得不一樣的效果。事實上，不同企業(yè)除了采用晶體硅氧化物方案外，薄膜晶體管技術領域在開發(fā)其它晶體技術方案，例如金屬氧化物。這些方案

    但是，a-Si TFT(Amorphous Silicon TFT)機板，依然是目前LCD業(yè)界廣為使用并為最有經(jīng)濟效益的機板。研究顯示a-Si TFT的不穩(wěn)定性來自兩個原因，一為a-Si:H本身的不穩(wěn)定狀態(tài)，另一個則是電荷鎖在氮化硅閘極絕緣層。經(jīng)過測試之后，利用負偏壓可以減少Vth電壓的漂移問題，加上負1伏特電壓的偏壓，經(jīng)過1萬小時后，Vth電壓的漂移電壓是1.2伏特，相對沒有加上偏壓的2.7伏特的漂移電壓，則明顯改善許多。理論上，通過矯正性技術的引入，a-Si TFT將在顯示性能上得到很大改善，并最有希望率先將成熟的大尺寸OLED顯示產(chǎn)品引入到我們的日常生活之中。

   

OLED顯示屏的關鍵制造技術

    OLED生產(chǎn)過程中最重要的一環(huán)是將有機層按照驅動矩陣的要求敷涂到基層上，形成關鍵的發(fā)光顯示單元。OLED是一種固體材料，其高精度涂覆技術的發(fā)展是制約OLED產(chǎn)品化的關鍵。一般完成這一工作，有三種方法：

    1真空沉積或真空熱蒸發(fā)（VTE）

    位于真空腔體內的有機物分子會被輕微加熱（蒸發(fā)），然后這些分子以薄膜的形式凝聚在溫度較低的基層上。這一方法適用范圍廣泛，幾乎可以生長所有化合物及合金半導體， 非常適合于生長各種異質結構材料，可以生長超薄外延層，并能獲得很陡的界面過渡，生長易于控制，可以生長純度很高的材料，外延層大面積均勻性良好，可以進行大規(guī)模生產(chǎn)，但是用于OLED產(chǎn)品效率較低。

    2有機氣相沉積（OVPD）

    OVPD(有機氣相沉積)是由德國愛思強公司研發(fā)，該工藝設計改進了可生產(chǎn)性，相對于蒸鍍技術可以降低制造成 本。該技術開一看做是VTE的升級。具有優(yōu)越的重復性和工藝穩(wěn)定性以及顯著的膜層均勻性和摻雜的精確控制，為高良率批量生產(chǎn)奠定了基礎，同時減少了維護和清潔要求，從而降級了材料消耗，具有提高材料利用率的巨大潛力。

    OVPD在一個低壓熱壁反應腔內，載氣將蒸發(fā)的有機物分子運送到低溫基層上，然后有機物分子會凝聚成薄膜狀。使用載氣能提高效率，并降低OLED的造價。但是，該技術還不能突破大面積玻璃基板和彩色OLED制備的諸多瓶頸。

    3噴墨打印、轉引等新興技術

    OLED層的涂布，傳統(tǒng)方式是以氣相沉積技術為基礎的，而新興方式是以轉印和印刷技術為基礎的。比如，利用噴墨技術可將OLED噴灑到基層上，就像打印時墨水被噴灑到紙張上那樣。

    新興方式中轉印技術由三星和3M聯(lián)合開發(fā)和研制；印刷技術主要由愛普生開發(fā)和研制。這兩種方法最大的優(yōu)點是提高材料使用率和簡化生產(chǎn)制程，但其技術和材料具有一定的壟斷性。

    在印刷類技術中，又有不同的技術類型存在。比如，激光感應熱成像(LITI)技術，這主要是用一種回掃的近紅外激光來對熱轉印膠片進行成像曝光。LITI轉印是一種具有獨特優(yōu)勢的激光尋址高分辨率圖形處理方法，轉印的厚度極其均勻，多層迭的轉印能力及具有可擴展性的大尺寸母板玻璃等等。

    總之，以各種印刷技術為主體的新型OLED層涂覆技術正在成為該行業(yè)成長的重要技術動力和裝備路線。這些技術大大降低了OLED的生產(chǎn)成本，還能將OLED打印到表面積非常大的薄膜上，用以生產(chǎn)大型顯示器，例如80英寸大屏幕電視。這些技術的突破，將成為OLED產(chǎn)品大規(guī)模實用化的基礎。

   

OLED顯示技術與LCD液晶顯示的優(yōu)缺點

    Oled顯示技術被認為是一種接近理想效果的顯示技術，是現(xiàn)在流行的LCD液晶顯示技術的替代者。因此，了解OLED顯示技術就必須認真了解OLED顯示技術與LCD液晶顯示技術的主要區(qū)別。

    實際上，現(xiàn)在談及的OLED取代LCD 話題，主要是指主動驅動的TFT-AMOLED技術取代TFT-LCD技術的產(chǎn)品。二者都是主動驅動技術，驅動技術上都在用了薄膜晶體管電路結構。但是由于二者技術體系的階段差異，OLED和LCD 的顯示性能、產(chǎn)品工藝、適用條件、成本因素都有著巨大的差異。

    首先，在顯示性能上，OLED比LCD技術要完美很多：主要包括OLED達到了3-5倍于LCD的對比度、超過LCD技術40%的色彩范圍、OLED擁有完美的可視角度體驗、具有超過LCD千倍的響應速度、具有單位功耗更高的亮度、具有真正的黑色顯示效果、同等物理像素密度下具有更高的動態(tài)分辨率、三分之一LCD的屏幕厚度（理論上OLED可以制造1毫米厚度的電視機）�？梢哉f，在主要的顯示指標上，OLED沒有那一項低于LCD產(chǎn)品。如果真的要找出一些技術上的不足，主要就體現(xiàn)在壽命這個因素上（目前LCD的使用壽命顯著高于OLED產(chǎn)品，這是LCD技術和OLED比較唯一的一個優(yōu)勢）——但是OLED得壽命水平也在不斷提升。

    第二在產(chǎn)品工藝，OLED技術具有更低的材料消耗和更少的工程步驟。這是人們相信OLED將成為LCD替代性技術的最重要原因。除了對材料和工藝方面的要求比LCD低近1/3外，OLED的加工工藝也比LCD簡單得多。據(jù)相關資料顯示，OLED顯示屏需要86道加工工序，而LCD屏則需要200多道工序。

    從產(chǎn)品結構上將，LCD顯示產(chǎn)品必須包括背光組件（光源、導光板、反射板、擴散板、棱鏡和框架等多種器件組成）、LCD陣列和TFT驅動部分三個方面。而OLED顯示技術則只需要oled陣列和TFT驅動部分。二者的TFT驅動部分的結構差異不大，主要體現(xiàn)在薄膜晶體管的材料和工藝可能有所差別，但是也可以毫無差別，采用相同的技術和材料制造。而在主要的和新材料LCD和OLED陣列方面，OLED的固體特性，使得其整體結構和工藝流程也更為簡單。

    第三，在適應條件上，OLED也有著很大的優(yōu)勢。OLED是固體顯示，這卻別于LCD 的液體屬性，因此其對溫度和壓力更為不明感，可以適應更寬廣的溫度和壓力環(huán)境的需求。OLED的視角范圍超過LCD一倍以上，使得OLED可以適用于更廣闊的視角需求應用之中。OLED是自主發(fā)光產(chǎn)品，黑色表現(xiàn)尤為突出，同時適合更高亮度的發(fā)光。因此起在黑暗、或者是高亮條件下，都渴望制造出理想顯示效果的器件。

    另一方面，OLED產(chǎn)品可以采用多種基地制作——這源于OLED是固體顯示的特性，因此OLED可以制造成柔性顯示設備、透明顯示設備等特種顯示產(chǎn)品。此外，OLED本身結構簡潔的特點，還是其可以再近眼顯示（頭盔瞄準設備）上發(fā)揮其獨特優(yōu)勢。

    第四，也是OLED另一個巨大的優(yōu)勢，那就是成本。上面已經(jīng)提到，OLED在產(chǎn)品結構、工序、材料消耗上，都比LCD擁有優(yōu)勢，這實際上已經(jīng)可以構成一個可以預期的成本優(yōu)勢。

    同時，OLED面板的制備生產(chǎn)線，可以再現(xiàn)有的LCD生產(chǎn)線的基礎上改造而成，進而節(jié)約一半的投資，還可以使未到壽命的LCD生產(chǎn)線不至于浪費掉。這一特點，使得對于制造商而言，OLED不像是渠道者，而更像是LCD的升級產(chǎn)品。這種特點有利于OLED產(chǎn)業(yè)在初期的高速成長。LCD產(chǎn)業(yè)積累的產(chǎn)能，和大尺寸高世代工藝技術都可以在OLED時代很好的得到繼承和發(fā)展。

    從技術角度看，OLED比LCD的優(yōu)點要多很多，唯一的壽命問題其實也不是大問題：萬小時單位的OLED產(chǎn)品壽命已經(jīng)足可以被市場幾接受。而在產(chǎn)業(yè)進程上，2012年可能上市的OLED產(chǎn)品55寸彩色3D電視機的最終售價不會高于8000美元，這遠低于首款60寸液晶電視上市之時的2.8萬美元。另據(jù)LG公司表示，2018年OLED產(chǎn)品的實際價格渴望低于LCD產(chǎn)品。

    因此，LCD和OLED的優(yōu)劣比較只能得到一個結論：OLED取代LCD只是一個時間問題！

   

OLED顯示技術與PDP等離子技術的優(yōu)缺點比較

    全球平板市場另一個走向大規(guī)模應用與成熟市場的顯示技術是PDP等離子顯示技術。該顯示技術占據(jù)全球大尺寸彩電產(chǎn)品市場兩成的市場份額。雖然不想LCD那樣，等離子技術難以成為OLED有力的競爭者，但是OLED最終還是會取代PDP技術，因為OLED在諸多方面更為完美。

    從顯示效果上看，PDP等離子技術要比LCD技術出色很對：對比度、色彩、響應時間都高于LCD產(chǎn)品，甚至達到了OLED可能的顯示效果。但是，OLED顯示產(chǎn)品在可以提供的顯示密度、可是角度、單位能耗亮度等方面依然顯著領先于PDP技術的產(chǎn)品，特別是在產(chǎn)品理想厚度上不到PDP的十分之一，顯得更為輕薄。因此，整體顯示效果OLED要顯著強于PDP，PDP顯著強于LCD。與等離子PDP比較OLED的缺陷還是體現(xiàn)在壽命上。

    從產(chǎn)品的適用性來看，PDP是一種氣體小囊結構，必須采用擁有一定厚度的玻璃（陶瓷）屏幕框架，屏幕必須擁有保護結構，否則在碰撞、溫度、氣壓影響下容易破碎，同時PDP在高解析度技術上嚴重落后、不能制備小尺寸高清晰產(chǎn)品。與之比較，OLED為固體顯示，結構簡單、輕巧、輕便、可采用柔性或者透明基質的特點。OLED產(chǎn)品制備滿足各種特殊情況、特殊條件下的現(xiàn)實需求、常規(guī)應用無需特別保護、滿足不同尺寸高清晰顯示、適用于與多種其它膜結構（電阻觸摸屏）的結合使用。

    從制造成本上，在大尺寸顯示方面OLED和PDP幾乎旗鼓相當。但是生產(chǎn)線建設上，OLED的成本顯著高于PDP，可能達到PDP產(chǎn)品生產(chǎn)線建設投資的數(shù)倍甚至是10倍。這是OLED產(chǎn)品量產(chǎn)的一大瓶頸。

    雖然OLED產(chǎn)品的制備投資更為巨大，但是PDP產(chǎn)品依然沒有在市場中占據(jù)優(yōu)勢的可能。因為同樣比PDP投資巨大的LCD產(chǎn)品已經(jīng)獲得了針對PDP主要的大尺寸顯示器件的市場優(yōu)勢。這種優(yōu)勢會被可以繼承LCD生產(chǎn)線的OLED技術全部繼承。或者，可以這樣認為，今天LCD的成功已經(jīng)幫助OLED完成了第一步的投資。LCD向OLED的轉化和升級不可避免，LCD戰(zhàn)勝PDP的情景會被OLED在不遠的將來繼承。

   

OLED顯示技術產(chǎn)業(yè)前景，國內戰(zhàn)略對策

    雖然目前OLED產(chǎn)業(yè)尚未到成熟階段，尤其是在大尺寸產(chǎn)品應用上剛剛起步。但是OLED產(chǎn)業(yè)并不是一個新型產(chǎn)業(yè)，也不是一個成長期產(chǎn)業(yè)，而是一個已經(jīng)進入爆發(fā)期的產(chǎn)業(yè)：尤其是從現(xiàn)在（2012年）開始，大尺寸、小尺寸OLED屏幕都將出現(xiàn)爆發(fā)性的增長。

    首先是，小尺寸OLED顯示技術已經(jīng)全面成熟，成本日益下降。OLED顯示在手機、平板電腦上表現(xiàn)出的色彩、解析度、對比度和可視角度上的優(yōu)勢，已經(jīng)讓傳統(tǒng)液晶顯示技術相形見絀。同時，該領域的整機企業(yè)也把采用OLED屏幕作為提升整體產(chǎn)品價值和利潤產(chǎn)出的一個突破點。在這一市場上，雖然三星占據(jù)著絕對優(yōu)勢地位，憑借一條4.5代線，成為了市場大贏家，但是這種局面不會長久。臺灣和大陸地區(qū)在小尺寸OLED方面的產(chǎn)能將在未來數(shù)年內成翻番式的增長。

    另一方面，在2012年倫敦奧運會到來之前，LG、三星和蘋果公司都在計劃上市OLED大尺寸電視。這些OLED屏幕出自新的8.5代線——完全可以滿足百英寸以內的任何尺寸顯示產(chǎn)品制備的需要。三星和LG在這方面的投資驚人。

    業(yè)界人士認為，目前三星和LG代表的LCD液晶面板制造商，全部趨向于將已經(jīng)收回成本、或者進入可能的大修期的韓國和臺灣地區(qū)的LCD生產(chǎn)線改造成OLED生產(chǎn)線。而未來市場需要的低價格LCD面板主要由大陸地區(qū)新建LCD生產(chǎn)線供應——這一計劃的周期可能是五年左右。也就是未來數(shù)年內，平均每年都會有一條高世代OLED生產(chǎn)線投入運營。

    事實上，從2009年，三星就已經(jīng)加大了對OLED投資力度：4.5代線是標志性的成果。從這一刻起，OLED產(chǎn)業(yè)就已經(jīng)進入幾何性的增長時期。未來四五年的時間OLED產(chǎn)品的產(chǎn)值將會超過LCD產(chǎn)品，而真正成為平板顯示產(chǎn)業(yè)的王者。

    OLED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為國內顯示產(chǎn)業(yè)市場既帶來了機遇，也帶來了挑戰(zhàn)。國內企業(yè)在OLED技術上主要集中在被動顯示技術，主動顯示才剛剛起步。在產(chǎn)品的核心專利、工藝專利、配套企業(yè)和上游材料等領域都處于被動局面。

    總體而言，在小尺寸被動OLED產(chǎn)業(yè)上，國內企業(yè)雖然成績不俗，但是依然落后于日本和臺灣地區(qū)眾多。但是總主動式OLED小尺寸項目上，國內企業(yè)雖然后發(fā)制人，但是落后程度并不大，甚至有希望成為全球小尺寸OLED的主要產(chǎn)出地之一。彩虹、京東方、華星光電等企業(yè)都有這方面的規(guī)劃，而且也都具有投資能力。

    而在大尺寸技術上，國內目前只有京東方掌握大尺寸LCD面板技術。而該企業(yè)近年業(yè)績一直不好，LCD投資主要靠政府支持和金融市場融資完成，而且去年剛剛投產(chǎn)的8.5代線面臨著LCD面板業(yè)產(chǎn)能過剩的巨大市場壓力。不過，京東方向OLED過渡是必然的市場選擇。未來，京東方可能繼續(xù)建設一條大尺寸LCD面板線和一條中小尺寸OLED面板線，并籌備8代以上的OLED面板線項目（可能來自于首條LCD面板線的升級）。

    在大尺寸OLED顯示產(chǎn)業(yè)，或者說是面向TV等應用的OLED顯示產(chǎn)業(yè)上，我國大陸地區(qū)，甚至包括臺灣地區(qū)、日本地區(qū)的企業(yè)所面臨的第一個問題不是技術和專利問題，而是投資規(guī)模的問題、是資金實力的問題。以一條全新的8代線OLED面板線計算，動輒需要五六十億美元的投資，或者更多。即便是改造現(xiàn)有的液晶面板線，也還需要二三十億美元的投資。偌大的投資規(guī)模大多數(shù)企業(yè)難以實現(xiàn)是，三星等韓國企業(yè)能夠再此方面領先的重要原因之一。

    然而，OLED產(chǎn)業(yè)不僅僅是一個面向電視機的產(chǎn)業(yè)，包括多種顯示設備、甚至包括投影技術、微型近眼顯示、被動驅動OLED顯示、柔性形式、以及OLED照明和景觀應用等都是OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。在這些方向上，除了大尺寸產(chǎn)品受到投資巨大的限制外，其它方面首要的瓶頸都是技術性的。

    從全球方位來看，OLED產(chǎn)業(yè)的核心材料技術掌握在美國和英國企業(yè)手中、制程和裝備則與LCD有相似之處，主要掌握在日本、歐美企業(yè)手里；同時，OLED技術所涉及到的主要材料科學也多數(shù)掌握在歐美和日本企業(yè)手中。作為中間屏幕產(chǎn)品的主要產(chǎn)地則是日本、韓國、臺灣和大陸地區(qū)。綜合技術實力分析表明，臺灣雖然領先于大陸，但是沒有更本性的差異，韓國則具有更高的一些優(yōu)勢，同時企業(yè)之間比較團結；而日本方面雖然上下游都有涉及、但是企業(yè)之間不很團結，實力強大卻也分散；美國方面則主要是上游環(huán)節(jié)的優(yōu)勢。

    因此，國內OLED產(chǎn)業(yè)應該堅持積極備戰(zhàn)終端屏幕市場，做大被動屏幕、小尺寸主動屏幕，在大尺寸主動屏幕上有所積累有龍頭型的項目支撐，同時積極探索上游材料和裝備產(chǎn)業(yè)、拓展產(chǎn)業(yè)鏈，探索OLED照明市場、并做產(chǎn)業(yè)化準備。最終實現(xiàn)在終端市場的被動屏幕、小尺寸屏幕上占據(jù)重要位置和較大市場份額，在大尺寸屏幕上和上游材料裝備產(chǎn)業(yè)上不落后于人，甚至有一技之長的局面。

    目前，國內已經(jīng)將OLED列為十二五重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化技術之一，也是廣東省十二五產(chǎn)業(yè)升級的重要方向和基礎項目。研究數(shù)據(jù)表明，全球范圍內，手機、平板電腦、PC、TV等主要顯示設備均已經(jīng)進入向OLED升級的階段。在主動式OLED產(chǎn)業(yè)化初期把握機遇，適度加大投入，將有利于我國在上述四大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中始終保持規(guī)模優(yōu)勢、有利于在上述四大產(chǎn)業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢的基礎上，提升產(chǎn)業(yè)附加值和競爭實力，實現(xiàn)由大到強的轉折。