有機電致發光顯示器技術

史建華 劉開賢

摘要 有機電致發光顯示器（OLED）作為新一代的顯示器，是通過電流驅動有機半導體薄膜來實現發光以及顯示，具有功耗小、驅動電壓低、視角寬、響應速度快等優點。本文是基于光電子技術基礎理論及其相關知識，對有機電致發光材料、有機電致發光顯示器（OLED）顯示面板及其驅動技術進行研究。

【關鍵詞】有機電致發光 有機電致發光顯示器 顯示面板 驅動技術

1 有機電致發光顯示器（OLED）概述

有機電致發光二極管（ Organic Light-Emitting Diode），簡稱OLED。OLED具有輕而且薄、能耗小、主動發光等優點，這種顯示技術在以前的MP3播放器上有廣泛應用，而對于DC和手機等數碼類產品，仍然是一種并不完全成熟的新技術，還并未投入實際應用。但OLED屏幕卻具備了許多LCD和PDP平板顯示不可替代的優勢，在技術發展和產品開發方面都存在著很大的發展空間。OLED有很好的發展前景，通過改進驅動電路、完善生產工藝、改善壽命和生產成本等各方面、提高器件性能和市場競爭力。

2 有機電致發光顯示器

2.1 有機電致發光顯示器的基本工作原理

在外加電場的作用下，電致發光材料從陰極和陽極向夾在電極之間的有機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光層遷移;而后在發光層中相遇產生激子;激子在薄膜中不停地作自由擴散運動;當激子以輻射躍遷的方式由激發態回到基態，就可以產生電致發光現象，發射光的頻率由激發態到基態的能級差所決定。

2.2 有機電致發光顯示面板

受國際發展趨勢影響，OLED尺寸必將向大尺寸發展。在大面積電視上，SONY要再投資2億美元，而SAMSUNG則要投資5億美元來加大其小面積TFT-OLED的產量，還有些其他企業的積極跟進。由此可見，OLED正在進入新發展期，此時期的特點是以主動驅動（TFT-OLED-TV）3mm的超薄和960x540的高分辨來支持輸入1080P影像、1000000：1的高對比度和100%的高顯色度，使用周期達到3萬小時，并且可以提供27英寸大面積的電視屏幕，其沖擊高品質平板電視市場。因此，也帶來了相當的憧憬和發展。

但是在擴大顯示面積時也遇到了技術上的阻礙，有機EL器件是電流驅動器件，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動方式將變得十分重要和必要。此外，擴大有機EL器件的顯示面積還將遇到如何保證有機薄膜的大面積均勻性問題。

3 有機電致發光驅動技術

有機電致發光顯示器件的驅動方法目前分為兩種：有源驅動方式和無源驅動方式。

3.1 無源驅動技術（PM OLED）

無源驅動方式分為靜態驅動方式和動態驅動（也稱為日矩陣驅動）方式。由于先期投資和市場問題，做OLED的公司目前多數采用無源矩陣驅動方式，市場所供產品也大都是無源的驅動器件。

（1）靜態驅動方式采用的是共陰的連接方式，有機發光顯示器件上，有機電致發光像素的陰極連在一起引出，各像素的陽極是分立引出。段式顯示屏的驅動上一般用靜態驅動電路。

（2）動態驅動方式采用的是矩陣型結構的連接方式，即水平一組顯示像素的同一性質的電極共用，而縱向一組顯示像素的相同性質的另一電極也共用。行和列分別對應發光像素的陰極和陽極。在實際電路驅動的過程中，通常采用逐行掃描的方式逐行點亮或逐列點亮像素。當顯示像素的增多時為了保證顯示質量，就需要合理地提高驅動電流和占空比系數。

3.2 有源驅動技術（AM OLED）

有源驅動方式分為非晶硅TFT技術和低溫多晶硅（LTPS） TFT技術。

3.2.1 非晶硅TFT技術

非晶硅即無定型硅，其內部結構沒有和周圍硅原子成鍵的電子。非晶硅TFT技術就是使用非晶硅材料作為半導體層的薄膜晶體管。

非晶硅成本低廉且可大面積制造，可用來制作顯示驅動電路。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、全集成的超薄型結構的顯示器模塊。而隨著OLED顯示器逐漸向大容量、高亮度和高清晰度方向發展，需要TFT具有更大的開態電流才能適應OLED像素尺寸越來越小，單元像素充電時間也越來越短的要求，而且非晶硅技術還存在著過高的光敏感性問題，所以非晶硅TFT技術不能用于高分辨率的有源驅動OLED顯示屏。

3.2.2 LTPS TFT技術

LTPS TFT技術是有源驅動的每個像素上都有開關功能的低溫多晶硅薄膜晶體管。因為OLED需依靠電流來驅動，其亮度與電流量成正比，因此同時需要進行ON/OFF切換動作的選址TFT和導通阻抗較低的小型驅動TFT。

LTPS TFT技術具有很大的優勢：LTPSTFT具有存儲效應，可對各像素獨立進行選擇性調節;速度快，其電子遷移率可達幾百cm2/V.S;LTPS TFT體積較小，產品輕薄，且驅動不受掃描電極數的限制，可制作出更高亮度和分辨率的顯示屏;有源驅動由于可以對亮度像素獨立進行灰度調節驅動，有利于OLED彩色化實現。

4 結論

OLED這種全新的顯示技術越來越受到了人們的青睞，是因為其與光電陰極射線管（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優點：

（1）高亮度，高清晰度，可達300cd/m2以上

（2）體積小、重量輕，更超薄;

（3）薄膜化的全固態器件，抗震性能優異;

（4）廣視角，上下、左右的視角寬度可達170度;

（5）響應速度快，為微秒級，大約是LCD響應速度的1000倍;

（6）低制造成本，工藝比較簡單;

（7）易于實現全彩色;

（8）低能耗;直流驅動，l用電池即可驅動;

（9）具備柔性設計的奇特特征，使得制造出可折疊電視、電腦的成為可能。

因為OLED幾乎具備了信息顯示需求的所有優異特征，是目前最理想和最具發展前景的新一代顯示技術。

參考文獻

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