科技论文

浅论OLED显示技术与发展趋势

时间：2023-03-11 17:26 所属分类：科技论文 点击次数：

　　摘要：OLED显示技术的出现打破了人们对显示屏的固有认识，利用这项技术做出来的显示产品可以轻薄易携、色彩艳丽，产品外形上除了有常規的平面状，还可以做成曲面、甚至折叠，给人一种无与伦比的视觉沉浸感。OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件，它很容易制作，而且只需要低的驱动电压，这些主要的特征使得OLED在满足平面显示器的应用上显得非常突出。OLED显示屏比LCD更轻薄、亮度高、功耗低、响应快、清晰度高、柔性好、发光效率高，能满足消费者对显示技术的新需求。全球越来越多的显示器厂家纷纷投入研发，大大的推动了OLED的产业化进程。基于此，文章就OLED显示技术及其应用进行分析。

　　关键词：OLED;显示技术;应用

　　前言

　　近年来，由三星引领了一场面板行业的外形革命，柔性屏的出现让消费者第一次意识到屏幕还可以由直变弯、由弯到卷。柔性显示屏采用PI(聚酰亚胺)薄膜作为基底，上面制作TFT驱动电路以及沉积OLED材料，最后使用TFE薄膜封装技术达到隔绝水氧的目的。柔性屏的应用领域十分广泛，随着技术瓶颈的突破，良率将会得到进一步的提升。

　　值得一提的是，OLED的器件结构非常适合用于制作透明显示屏，关于这方面的研究一直是行业内的热点。OLED透明屏的应用前景广阔，可用于橱窗展示、户外广告牌、平板显示，甚至可用作玻璃窗户，颇有科幻的感觉。

　　一、OLED的发光原理和彩色化方法

　　OLED器件的基本结构是在ITO阳极与金属阴极之间夹一层有机发光层，形成像三明治一样的夹心结构。当在OLED器件两端加上正向电压后，由阴极注入的电子和阳极注入的空穴将在有机发光层中产生复合，同时释放出能量，并将能量转移给有机发光材料的分子，后者受到激发产生发光。

　　全彩化显示应用是未来OLED技术的主要发展趋势，OLED要获得全彩主要以下有三种方法。一是采用红、绿、蓝三種有机发光材料制成三基色子像素，利用混色原理获得彩色显示。二是把蓝光OLED发出的光利用荧光材料吸收后再转换发出红、绿、蓝三基色光获得全彩。三是沿用LCD全彩化的方法，只利用白光OLED发光，再使用彩色滤光片获得三基色。

　　二、OLED显示技术应用

　　相较于传统显示技术，OLED有很多优势，其厚度可以小于1mm，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻;OLED的广视角使其在超大视角范围内观看，画面也不失真;它的响应速度仅为LCD的1/1000;它耐低温，在-40°左右的低温中能够照常显示;发光效率高，能耗低，环保;柔性可弯曲，同时画面显示更清晰。

　　根据发光材料的不同，OLED器件可以分为有机小分子电致发光器件(SMOLED)和有机高分子电致发光器件(POLED)两大类。小分子材料主要采用真空热蒸发工艺，其供应商以日系厂商为主;高分子材料由于不耐高温，因此主要采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺，其供应商以欧美厂商为主。目前小分子材料发展较早，其技术已经达到商业化生产水平。高分子材料由于可以采用旋涂、喷墨印刷等方法成膜，从而可能会大大降低显示器件生产成本，但目前该技术尚不成熟，POLED产品的彩色化上仍有困难。

　　基于性能上的众多明显优势，OLED显示屏比LCD的应用范围更广，可拓展到商业领域、消费电子领域、交通领域、工业控制领域、医用领域等几大板块，而且随着人们对OLED的不断研究，在单个领域的应用也将不断深入。

　　商业领域里，OLED中小尺寸屏主要可以作为POS机、ATM机、复印机、自动售货机、游戏机、公用电话、加油站、打卡机、门禁系统、加油站等终端应用设备的显示屏，它们轻薄、可弯曲、抗震耐摔的特性使其既美观大方又结实耐用。大尺寸屏可作为大型会议室的商务宣传屏，也可用做机场、车站等公告场所的广告投放屏，高亮度、广视角使得色彩更鲜艳，画面视觉效果更强。

　　消费电子领域，OLED中小尺寸屏幕主要用作掌上游戏机、数码相机、摄像机、音响设备、便携式DVD、计算机、手机、电子书、PC、笔记本电脑等，大尺寸屏幕主要用作高清有机电视屏幕。

　　交通领域，OLED显示屏主要用作飞机、轮船仪表、可视电话、GPS、车载显示屏等，这些应用中一般中小尺寸屏幕居多。

　　工业控制领域，随着智能制造时代的到来，在工业制造领域，对显示屏幕的需求越来越多，这方面的需求未来也将成为OLED中小尺寸显示屏的重要应用方向之一。

　　医用领域，现代医学诊断影像，手术屏幕实时监控等都离不开显示屏幕，一般也以中小尺寸屏幕居多。

　　三、OLED的未来技术发展趋势

　　目前，国内外企业都在对OLED技术发展难度进一步攻关，相信未来这些难点将会取得突破，基于当代全球OLED技术发展情况，前瞻产业研究院发布的《2016-2021年中国OLED产业市场预测与投资前景分析报告》认为，未来OLED技术发展趋势如下。

　　(一)真正能发挥OLED技术优势，仍以AMOLED应用为

　　主PMOLED在其元件的结构组成方面，较AMOLED更为简单，具备大量生产压低成本的制造优势，也是OLED用于显示应用最早量产的产品形态。PMOLED适用于移动电话的显示屏幕应用，在讯息显示量不高的小型面板应用尤其适合，量产成本也相对低许多。但在主应用产品越趋转向高彩、大尺寸、快速显示的应用方向时，PMOLED在技术条件明显无法应付新需求。但真正能发挥OLED技术优势，仍是AMOLED应用为主，尤其用于显示器应用领域，目前已有Sony、Nippon Seiki、Samsung SDI、Pioneer、LGD is play、奇晶光电、(CMEL)等显示器大厂投入研发、生产。

　　(二)可挠式AMOLED得以应用

　　AMOLED由于结构具备可挠特性，因此也具备导入e-ink电子纸应用的条件，例如，Sony就开发出采用AMOLED构造的可挠式显示器(Flexible Plastic Substrate)，其制法是将AMOLED结构制作于塑料薄膜上，克服以往AMOLED需高温制程可能会造成塑料基底的变形问题。在Sony的制法中，可挠式的OLED面板制程可全程控制在180℃以下。

　　针对可挠性OLED的原型开发，亚利桑那州立大学(Arizona State University;ASU)也開发出4寸大小的AMOLED显示器，目前已具备QVGA显示分辨率。由ASU发展的可挠设计原型使用杜邦Teijin热稳定聚乙烯萘二甲酸乙二醇酯(PEN)材料，与Sony同样以低于180℃制程制作，整合于非晶矽TFT背板。

　　(三)发展节能光源OLED成为全球趋势

　　OLED的材质特性，不只是让显示器厂商为之惊艳，OLED具备的自发光特性，也让灯具、光源制造商感兴趣，如飞利浦、欧斯朗等灯具大厂尝试投入相关研发。

　　四、透明OLED显示技术分析

　　(一)透明基板技术

　　我们首先考虑到的是对TFT电路进行重新排布，通过让发光像素和电路紧凑排列来腾出透光的区域。另外，我们尝试以四个像素为一组，只保留一个像素作为发光显示区，其余三个像素为非显示区，去除非显示区的阳极、平坦层和像素定义层，由此方法得到的基板透明开口率达56%(。从材料角度来说，颜色越深对光线吸收能力越强，目前平坦层、像素定义层所使用的材料透过率约为70%，因此选用透明的材料替代它们可进一步提高基板的透过率。

　　(二)透明阴极技术

　　采用FMM(精细金属掩膜版)对显示区的像素区域蒸镀阴极，非显示区不蒸镀阴极材料，再对显示区的阴极进行搭接，可使产品透过率提升至42%。由于FMM价格昂贵，会给实际生产带来较大的成本压力，因此我们尝试选用透明材料作为阴极。ITO(氧化铟锡)是透明度达90%以上的良导体，通过磁控溅射的方式将它沉积在有机薄膜表面充当阴极，可以在获得良好透明性的同时减弱微腔效应带来的视角色偏。考虑到溅射过程中产生的Plasma可能对OLED器件性能产生不良影响，研究人员使用PLD(脉冲激光沉积)技术实现了无损伤沉积ITO薄膜的效果。除了ITO以外，纳米银线、石墨烯、金属网格等都是在透明性和导电性方面表现出众的材料，它们的存在推动了透明面板的发展。

　　五、结束语

　　OLED显示拥有其他传统显示技术无法比拟的优点，OLED器件非常适合用于制作透明面板，同时透明OLED是具有视觉冲击力的产品，相信它的出现会在消费市场掀起波澜。当然，透明OLED面板目前还存在亮度不足、对比度低等饱受诟病的问题，但随着透明基板技术、透明阴极技术的进一步完善，辅之以更多透明材料的出现，这些技术上的难题会逐一得到解决。

　　参考文献：

　　[1] 潘卓伟. OLED电视发展现状及趋势探讨[J]. 中国新通信， 2020.

　　[2] 薛小利. 浅谈OLED显示技术进展[J]. 科技与创新， 2019(24).

　　[3] 杨建兵， 秦昌兵， 张白雪，等. 大尺寸高分辨率硅基OLED微显示技术研究[J]. 光电子技术， 2019(3)：181-185.