有機(jī)電致發(fā)光顯示器技術(shù)

史建華 劉開賢

摘要 有機(jī)電致發(fā)光顯示器（OLED）作為新一代的顯示器，是通過電流驅(qū)動(dòng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光以及顯示，具有功耗小、驅(qū)動(dòng)電壓低、視角寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。本文是基于光電子技術(shù)基礎(chǔ)理論及其相關(guān)知識(shí)，對(duì)有機(jī)電致發(fā)光材料、有機(jī)電致發(fā)光顯示器（OLED）顯示面板及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)電致發(fā)光 有機(jī)電致發(fā)光顯示器 顯示面板 驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1 有機(jī)電致發(fā)光顯示器（OLED）概述

有機(jī)電致發(fā)光二極管（ Organic Light-Emitting Diode），簡(jiǎn)稱OLED。OLED具有輕而且薄、能耗小、主動(dòng)發(fā)光等優(yōu)點(diǎn)，這種顯示技術(shù)在以前的MP3播放器上有廣泛應(yīng)用，而對(duì)于DC和手機(jī)等數(shù)碼類產(chǎn)品，仍然是一種并不完全成熟的新技術(shù)，還并未投入實(shí)際應(yīng)用。但OLED屏幕卻具備了許多LCD和PDP平板顯示不可替代的優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品開發(fā)方面都存在著很大的發(fā)展空間。OLED有很好的發(fā)展前景，通過改進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路、完善生產(chǎn)工藝、改善壽命和生產(chǎn)成本等各方面、提高器件性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 有機(jī)電致發(fā)光顯示器

2.1 有機(jī)電致發(fā)光顯示器的基本工作原理

在外加電場(chǎng)的作用下，電致發(fā)光材料從陰極和陽(yáng)極向夾在電極之間的有機(jī)薄膜層注入電子和空穴;被注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移;而后在發(fā)光層中相遇產(chǎn)生激子;激子在薄膜中不停地作自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng);當(dāng)激子以輻射躍遷的方式由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，就可以產(chǎn)生電致發(fā)光現(xiàn)象，發(fā)射光的頻率由激發(fā)態(tài)到基態(tài)的能級(jí)差所決定。

2.2 有機(jī)電致發(fā)光顯示面板

受國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)影響，OLED尺寸必將向大尺寸發(fā)展。在大面積電視上，SONY要再投資2億美元，而SAMSUNG則要投資5億美元來(lái)加大其小面積TFT-OLED的產(chǎn)量，還有些其他企業(yè)的積極跟進(jìn)。由此可見，OLED正在進(jìn)入新發(fā)展期，此時(shí)期的特點(diǎn)是以主動(dòng)驅(qū)動(dòng)（TFT-OLED-TV）3mm的超薄和960x540的高分辨來(lái)支持輸入1080P影像、1000000：1的高對(duì)比度和100%的高顯色度，使用周期達(dá)到3萬(wàn)小時(shí)，并且可以提供27英寸大面積的電視屏幕，其沖擊高品質(zhì)平板電視市場(chǎng)。因此，也帶來(lái)了相當(dāng)?shù)你裤胶桶l(fā)展。

但是在擴(kuò)大顯示面積時(shí)也遇到了技術(shù)上的阻礙，有機(jī)EL器件是電流驅(qū)動(dòng)器件，顯示面積將受到布線電阻的制約。為此，努力降低布線電阻和探索新的驅(qū)動(dòng)方式將變得十分重要和必要。此外，擴(kuò)大有機(jī)EL器件的顯示面積還將遇到如何保證有機(jī)薄膜的大面積均勻性問題。

3 有機(jī)電致發(fā)光驅(qū)動(dòng)技術(shù)

有機(jī)電致發(fā)光顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法目前分為兩種：有源驅(qū)動(dòng)方式和無(wú)源驅(qū)動(dòng)方式。

3.1 無(wú)源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（PM OLED）

無(wú)源驅(qū)動(dòng)方式分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)（也稱為日矩陣驅(qū)動(dòng)）方式。由于先期投資和市場(chǎng)問題，做OLED的公司目前多數(shù)采用無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)方式，市場(chǎng)所供產(chǎn)品也大都是無(wú)源的驅(qū)動(dòng)器件。

（1）靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式采用的是共陰的連接方式，有機(jī)發(fā)光顯示器件上，有機(jī)電致發(fā)光像素的陰極連在一起引出，各像素的陽(yáng)極是分立引出。段式顯示屏的驅(qū)動(dòng)上一般用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路。

（2）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式采用的是矩陣型結(jié)構(gòu)的連接方式，即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極共用，而縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極也共用。行和列分別對(duì)應(yīng)發(fā)光像素的陰極和陽(yáng)極。在實(shí)際電路驅(qū)動(dòng)的過程中，通常采用逐行掃描的方式逐行點(diǎn)亮或逐列點(diǎn)亮像素。當(dāng)顯示像素的增多時(shí)為了保證顯示質(zhì)量，就需要合理地提高驅(qū)動(dòng)電流和占空比系數(shù)。

3.2 有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)（AM OLED）

有源驅(qū)動(dòng)方式分為非晶硅TFT技術(shù)和低溫多晶硅（LTPS） TFT技術(shù)。

3.2.1 非晶硅TFT技術(shù)

非晶硅即無(wú)定型硅，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有和周圍硅原子成鍵的電子。非晶硅TFT技術(shù)就是使用非晶硅材料作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。

非晶硅成本低廉且可大面積制造，可用來(lái)制作顯示驅(qū)動(dòng)電路。但是TFT只有N型器件，遷移率只有0.5-25px2Ns。因此，采用非晶硅TFT工藝，很難制備高性能、全集成的超薄型結(jié)構(gòu)的顯示器模塊。而隨著OLED顯示器逐漸向大容量、高亮度和高清晰度方向發(fā)展，需要TFT具有更大的開態(tài)電流才能適應(yīng)OLED像素尺寸越來(lái)越小，單元像素充電時(shí)間也越來(lái)越短的要求，而且非晶硅技術(shù)還存在著過高的光敏感性問題，所以非晶硅TFT技術(shù)不能用于高分辨率的有源驅(qū)動(dòng)OLED顯示屏。

3.2.2 LTPS TFT技術(shù)

LTPS TFT技術(shù)是有源驅(qū)動(dòng)的每個(gè)像素上都有開關(guān)功能的低溫多晶硅薄膜晶體管。因?yàn)镺LED需依靠電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，其亮度與電流量成正比，因此同時(shí)需要進(jìn)行ON/OFF切換動(dòng)作的選址TFT和導(dǎo)通阻抗較低的小型驅(qū)動(dòng)TFT。

LTPS TFT技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)：LTPSTFT具有存儲(chǔ)效應(yīng)，可對(duì)各像素獨(dú)立進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié);速度快，其電子遷移率可達(dá)幾百cm2/V.S;LTPS TFT體積較小，產(chǎn)品輕薄，且驅(qū)動(dòng)不受掃描電極數(shù)的限制，可制作出更高亮度和分辨率的顯示屏;有源驅(qū)動(dòng)由于可以對(duì)亮度像素獨(dú)立進(jìn)行灰度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)，有利于OLED彩色化實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

OLED這種全新的顯示技術(shù)越來(lái)越受到了人們的青睞，是因?yàn)槠渑c光電陰極射線管（CRT）、液晶顯示（LCD）以及等離子體顯示（PDP）相比，有著其自身突出的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

（1）高亮度，高清晰度，可達(dá)300cd/m2以上

（2）體積小、重量輕，更超薄;

（3）薄膜化的全固態(tài)器件，抗震性能優(yōu)異;

（4）廣視角，上下、左右的視角寬度可達(dá)170度;

（5）響應(yīng)速度快，為微秒級(jí)，大約是LCD響應(yīng)速度的1000倍;

（6）低制造成本，工藝比較簡(jiǎn)單;

（7）易于實(shí)現(xiàn)全彩色;

（8）低能耗;直流驅(qū)動(dòng)，l用電池即可驅(qū)動(dòng);

（9）具備柔性設(shè)計(jì)的奇特特征，使得制造出可折疊電視、電腦的成為可能。

因?yàn)镺LED幾乎具備了信息顯示需求的所有優(yōu)異特征，是目前最理想和最具發(fā)展前景的新一代顯示技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊定宇，蔣孟衡，楊軍，有機(jī)電致發(fā)光顯示器的研究進(jìn)展[D].成都：成都信息工程學(xué)院，光電技術(shù)系.2003.

[2]馮永茂，王瑞光，羅錦等，無(wú)交叉效應(yīng)無(wú)源OLED發(fā)光材料的研究[J].液晶與顯示.2002.

[3]王濤，蔣亞東，黎威智等，有機(jī)電致發(fā)光顯示器交流驅(qū)動(dòng)電路研究[D].成都：電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院，2006.