OLED技術(shù)淺析

1、OLED技術(shù)匯報(bào)人：陳坤 于佳鑫汽院2017級(jí)碩士 2 目 錄1 1OLED發(fā)光原理及其應(yīng)用2 2OLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)3 3OLED所面臨的技術(shù)問題4 4對(duì)OLED的個(gè)人見解 OLED發(fā)光原理及其應(yīng)用1 1 第一部分 41.1 OLED發(fā)光原理有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱“OLED”）屬載流子雙注入型發(fā)光器件，其發(fā)光機(jī)理為 ：在外界電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，電子和空穴分別由陰極和陽(yáng)極注入到有機(jī)電子傳輸層和空穴傳輸層，并在有機(jī)發(fā)光層中復(fù)合生成激子，激子輻射躍遷回到基態(tài)并發(fā)光，光從透明陽(yáng)極和襯底發(fā)出。 51.2 OLED兩大主要應(yīng)用1.OLED 照明OLED與LE

2、D的區(qū)別于聯(lián)系：目前，業(yè)界對(duì)于對(duì)于OLED與LED兩者之間的關(guān)系有很多爭(zhēng)論。01.OLED發(fā)光的方式類似于LED，屬于注入式電致發(fā)光器件02. OLED和LED都是通過半導(dǎo)體發(fā)光，區(qū)別在于LED采用的是無(wú)機(jī)半導(dǎo)體，OLED則采用有機(jī)半導(dǎo)體 61.2 OLED兩大主要應(yīng)用1.OLED 照明OLED照明的優(yōu)勢(shì)：01.LED由于其無(wú)機(jī)材料的制造工藝的限制，只能以點(diǎn)光源的形式應(yīng)用。OLED以成本低的玻璃做基板，可以用真空鍍膜技術(shù)制造，是先天的面光源技術(shù)02. OLED照明易實(shí)現(xiàn)薄型化、柔性化，制備在柔性的基板上可制成彎曲的光源03.發(fā)出柔和的光線，人肉眼直視OLED光源，不會(huì)產(chǎn)生目眩之感04.適用于顏

3、色品質(zhì)要求較高的場(chǎng)合（顯色品質(zhì)高） 71.2 OLED兩大主要應(yīng)用2.OLED 顯示器透明OLED(TOLED)柔性O(shè)LED（FILM OLED） 81.2 OLED兩大主要應(yīng)用2.OLED 顯示器OLED顯示原理：光的顏色取決于發(fā)射層有機(jī)物分子的類型。生產(chǎn)商會(huì)在同一片OLED上放置幾種有機(jī)薄膜，這樣就能構(gòu)成彩色顯示器。當(dāng)然控住驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素的電子驅(qū)動(dòng)電路尤為重要。 91.2 OLED兩大主要應(yīng)用2.OLED 顯示器OLED顯示器優(yōu)勢(shì)：01.幾乎沒有可視角度的問題，即使在很大的視角下觀看，畫面仍然不失真02.響應(yīng)時(shí)間是LCD的千分之一，顯示運(yùn)動(dòng)畫面絕對(duì)不會(huì)有拖影的現(xiàn)象03.相較于LED或LCD的

4、晶體層，OLED的有機(jī)塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性04.低功耗、低發(fā)熱量（OLED不需逆光系統(tǒng)）05.優(yōu)異的抗震性能 OLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)2 2 第二部分 112.1 OLED驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)介注入到顯示器件中每個(gè)顯示像素的電流可以單獨(dú)控制，不同的顯示像素在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，在顯示屏上合成出各種字符、數(shù)字、圖形以及圖像。有機(jī)電致發(fā)光顯示驅(qū)動(dòng)器的功能就是提供這種電流信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路各種電流信號(hào)顯示像素圖像無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Matrix Driving, PM-OLED）有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED） 122.2 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Ma

5、trix Driving, PM-OLED）PM-OLED工藝簡(jiǎn)單，但受限于驅(qū)動(dòng)方式，尺寸通常無(wú)法突破 5 in。目前市場(chǎng)上以無(wú)源驅(qū)動(dòng) OLED 為主，主要應(yīng)用于小型便攜設(shè)備中，如 PDA 以及游戲機(jī)等，發(fā)揮輕、薄、低功耗的優(yōu)勢(shì)。由于有機(jī)發(fā)光薄膜的厚度在納米量級(jí)，發(fā)光面積尺寸一般大于100um,因此器件具有很明顯的電容特性，為提高顯示器件的刷新頻率，對(duì)不發(fā)光的像素對(duì)應(yīng)的電容進(jìn)行快速放電，目前很多驅(qū)動(dòng)電路采用正向恒流反向恒壓的驅(qū)動(dòng)模式。 132.2 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Matrix Driving, PM-OLED）上圖為單色、N行、M列 OLED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路，是按行掃描原理。列驅(qū)動(dòng)

6、電路高電平+行掃描電路的掃描驅(qū)動(dòng)元件飽和導(dǎo)通輸出低電平=發(fā)光如此循環(huán)掃描，依次顯示每一行的內(nèi)容，也就產(chǎn)生了一幀的圖像 142.2 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Matrix Driving, PM-OLED）正向電壓發(fā)光閾值電壓，像素發(fā)光顯示正向電壓發(fā)光閾值電壓，像素不顯示對(duì)發(fā)光像素，發(fā)光強(qiáng)度于注入的電流成正比OLED屬于電流型元件（弊端）某一有機(jī)電致發(fā)光像素(選擇點(diǎn)) 呈現(xiàn)的顯示效果，由施加在它所在行電極上和列電極上的選擇合成電壓來(lái)實(shí)現(xiàn) 152.2 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Matrix Driving, PM-OLED）“交叉效應(yīng)”現(xiàn)象的產(chǎn)生與解決“交叉效應(yīng)”：當(dāng)某一點(diǎn)的電場(chǎng)電壓處于閾

7、值電壓附近時(shí)，屏上將出現(xiàn)不應(yīng)有的半顯示狀態(tài)，使顯示對(duì)比度下降，此現(xiàn)象叫做“交叉效應(yīng)”。解決辦法：解決的方法是讓所有未選中的有機(jī)電致發(fā)光像素上施加反向電壓，即反向截止法。根據(jù)OLED發(fā)光原理，反向截止強(qiáng)行使可能形成發(fā)光的弱場(chǎng)漂移、擴(kuò)散電流都不可能在像素中通過，從而有效地消除了“交叉效應(yīng)”增加了顯示對(duì)比度，提高了畫面質(zhì)量 。 162.2 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Matrix Driving, PM-OLED）“串?dāng)_”現(xiàn)象的產(chǎn)生與解決“串?dāng)_”：根據(jù)OLED發(fā)光原理，只要組成它們結(jié)構(gòu)的任何一功能膜是直接連在一起的，在兩個(gè)發(fā)光像素之間就有可能形成相互“串?dāng)_”的現(xiàn)象，即一個(gè)像素發(fā)光，另一個(gè)像素也可能

8、發(fā)出微弱的光，這種現(xiàn)象主要是因?yàn)橛袡C(jī)功能薄膜厚度均勻性和薄膜的橫向絕緣性差造成的。解決辦法：解決的方法也是讓所有未選中的有機(jī)電致發(fā)光像素上施加反向電壓，即反向截止法。 172.2 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Passive Matrix Driving, PM-OLED）無(wú)源OLED固定掃描驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn):主要是應(yīng)用現(xiàn)有的IC來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。目前有兩類驅(qū)動(dòng)芯片可以使用，臺(tái)灣普誠(chéng)的PT系列和香港晶門的SSD系列。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序與普通LCD的驅(qū)動(dòng)程序相近可以直接進(jìn)行移植。 182.3 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED）基本原理：有源驅(qū)動(dòng)的每個(gè)像素配備具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄

9、膜晶體管（LTP-Si TFT），而且每個(gè)像素配備一個(gè)電荷存儲(chǔ)電容（Cs），外圍驅(qū)動(dòng)電路和顯示陣列整個(gè)系統(tǒng)集成在同一玻璃基板上。下圖為常見的兩TFT管電壓驅(qū)動(dòng)電路 192.3 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED）T1為尋址TFT，T2為驅(qū)動(dòng)TFT。當(dāng)掃描線開啟式，外部電壓信號(hào)（來(lái)自柵極驅(qū)動(dòng)電路）經(jīng)過T1儲(chǔ)存在儲(chǔ)存電容Cs中，此電壓信號(hào)控制T2導(dǎo)通的電流（來(lái)氣源級(jí)驅(qū)動(dòng)電路）大小，此電流決定OLED 的灰度等級(jí)。 202.3 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED）上圖為簡(jiǎn)化的AM-OLED驅(qū)動(dòng)顯示陣列有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)多采用行

10、掃描的方式去點(diǎn)亮屏幕 212.3 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED）有源驅(qū)動(dòng)與無(wú)源驅(qū)動(dòng)的比較：1.有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)與無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)不同：無(wú)源驅(qū)動(dòng)矩陣像素由陰極和陽(yáng)極單純基板構(gòu)成，陽(yáng)極和陰極的交叉部分可以發(fā)光，驅(qū)動(dòng)用IC需要進(jìn)行外裝。有源驅(qū)動(dòng)的每個(gè)像素配備具有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管，而且每個(gè)像素配備一個(gè)電荷存儲(chǔ)電容，外圍驅(qū)動(dòng)電路和顯示陣列整個(gè)系統(tǒng)集成在同一玻璃基板上。2.驅(qū)動(dòng)方式不同：無(wú)源矩陣的驅(qū)動(dòng)方式為多路動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式受掃描電極數(shù)的限制，有源驅(qū)動(dòng)方式屬于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，有源矩陣OLED具有存儲(chǔ)效應(yīng)，可進(jìn)行100的負(fù)載驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)不受掃

11、描電極數(shù)的限制，可以對(duì)像素獨(dú)立進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié)。 222.3 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED）有源驅(qū)動(dòng)與無(wú)源驅(qū)動(dòng)的比較：3.有源矩陣可以實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率：無(wú)源矩陣非選擇時(shí)顯示很快消失，為了使顯示屏達(dá)到一定的亮度，隨著列數(shù)的增加，每列的亮度必須增加，必須相應(yīng)的提高驅(qū)動(dòng)電流密度。由此可見，無(wú)源陣列難以實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。有源矩陣驅(qū)動(dòng)不受掃描電極的限制，易于實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。4.有源驅(qū)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)彩色化：無(wú)源矩陣的驅(qū)動(dòng)方式為多路動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，難以對(duì)低亮度的紅色和藍(lán)色獨(dú)立進(jìn)行調(diào)控，這給彩色化帶來(lái)了困難。有源驅(qū)動(dòng)由于可以對(duì)亮度的紅色和藍(lán)色像素獨(dú)立進(jìn)行灰度調(diào)節(jié)

12、驅(qū)動(dòng)，這更有利于OLED色彩化的實(shí)現(xiàn)。 232.3 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（Active Matrix Driving, AM-OLED）有源驅(qū)動(dòng)與無(wú)源驅(qū)動(dòng)的比較：5.有源矩陣易于實(shí)現(xiàn)大面積顯示：無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)大面積顯示。行數(shù)增加，為獲得必要的亮度，需要提高電流密度，這樣就使發(fā)光效率相應(yīng)降低而功耗增加。此外，大面積驅(qū)動(dòng)要求大電流量，IT0電極和有機(jī)層的發(fā)熱增加，使得器件的穩(wěn)定性降低，難以實(shí)現(xiàn)高亮度的顯示。有源矩陣的結(jié)構(gòu)從根本上解決了上述問題，因此易于實(shí)現(xiàn)大面積顯示。6.工藝成本的比較：無(wú)源矩陣必須用進(jìn)行外接驅(qū)動(dòng)電路，使得器件體積增大和重量增加，但無(wú)源驅(qū)動(dòng)由簡(jiǎn)單的矩陣構(gòu)成，基板制造工藝簡(jiǎn)單；有源矩陣

13、的驅(qū)動(dòng)電路藏于顯示屏內(nèi)，更易于實(shí)現(xiàn)集成度和小型化，但有源驅(qū)動(dòng)低溫多晶硅TFT工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大。所以二者成本不相上下。 243. OLED所面臨的技術(shù)問題1.封裝技術(shù)由于OLED中的有機(jī)功能層對(duì)水、氧氣都很敏感，它滲入的水或氧氣會(huì)發(fā)生反應(yīng)， 從而形成不發(fā)光的黑點(diǎn)，另外空穴傳輸材料在室溫下會(huì)結(jié)晶，并且會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的升高而加快，致使在較高溫度( 55 )下，有機(jī)發(fā)光器件的壽命會(huì)縮短，所以封裝這一環(huán)節(jié)是很關(guān)鍵的一步。2. 材料技術(shù)OLED的材料主要有空穴傳輸層材料， 電子傳輸層材料，和發(fā)光材料。這些材料不同程度的影響整個(gè)器件的熱穩(wěn)定性、耗能及發(fā)光效率。3.驅(qū)動(dòng)技術(shù)由于無(wú)源驅(qū)動(dòng)原理上的限制， 目前采用無(wú)源驅(qū)動(dòng)的顯示屏尺寸以及分辨率已經(jīng)達(dá)到了極限，OLED顯示技術(shù)若想進(jìn)一步發(fā)展，只能求助于有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)。然而其制作上卻較復(fù)雜、開發(fā)難度很大，技術(shù)主要掌握在夏普與東芝手中。 253. OLED所面臨的技術(shù)問題4.制程技術(shù)對(duì)于小分子材料的OLED采用真空蒸鍍技術(shù)，其制作工藝成本比較低。高分子材料由于可以溶于液體之中， 所以采用涂布法或噴墨式制造，可以適合制作大尺寸的面板。 在研究中主研究OLED印刷、噴墨打印技術(shù)，解決高分