方兴未艾的OLED
作者：信利半导体有限公司 苏初榜OLED的相关技术
OLED器件的结构通常如图1所示，在每个像素的阴阳电极之间包括有五层薄膜：HIL、HTL、EML、ETL和EIL，这五层薄膜的总厚度只有 100～200nm左右。整个镀膜制程是在高真空环境下完成的；像素与像素之间用绝缘材料隔开，以防止加电时的相互串扰；由于有机材料和金属阴极对水气和 氧气特别敏感，因此在封装制程中使用了水蒸气和氧气渗透率极低的密封胶和封盖，并在器件内部加了干燥剂用于吸收内部极少量的水蒸气和氧气成分，同时为了保 证能充分将其隔离，封装制程必须在纯度高达99.999％的氮气环境下完成。
OLED典型结构
尽管OLED相对于LCD来说具有很多优点，但由于目前OLED技术尚未完全成熟，存在非常明显的缺点，下面分别对其优缺点进行介绍。相对于LCD，OLED产品具有以下优点。
轻薄
目前，超薄是手机的发展趋势，这对于具有轻薄特点的OLED来说是个巨大的商机。
响应速度快
OLED的响应速度比LCD快1000倍以上，不存在影像拖尾的现象，特别适用于3G视频技术。
稳定性好
在工作温度范围内，OLED的光电参数稳定性非常好。LCD由于液晶在高低温的固有特性，通常在低温时显示变暗、响应速度变慢，在高温时显示变亮。而OLED在其所允许的工作范围内，对比度、响应速度和亮度等光电参数基本上不会变化。
但是OLED的缺点同样也很突出，主要有以下几点。
寿命短
OLED工作寿命通常定义为器件亮度减少到初始亮度的50％且能正常工作的持续时间。目前，众多OLED厂商只能保证产品寿命在8000小时左右。这主要是由于有机发光材料衰减的原因，因此开发长寿命的发光材料是解决这个问题的当务之急。
功耗大
目前OLED的功耗是同等尺寸LCD的数倍以上，开发高发光效率的有机材料和开发新的驱动方法是解决这个问题的根本。
影像残留
由于亮度的衰减，长期点亮的像素将会有影像残留下来。因此客户在产品设计时最好先与OLED厂商多沟通，尽可能采用OLED厂商推荐的应用指导。
户外可视性差
由于OLED是自身发光的，在户外的强烈阳光照射下，其可视性很差，要想解决这个问题只能提高表面亮度和对比度。
综上所述，寿命、功耗、影像残留和亮度等产品性能都与发光材料有关，因此，OLED要想获得新的发展，发光材料的突破是至关重要的。
OLED是一种全新产品，客户在产品前期开发时需要与OLED厂商有更密切的配合，从软件设计上来考虑延长OLED寿命、降低功耗和减少影像残留的方法，并兼顾OLED的亮度、功耗和寿命这几个相互制约的内在因素，从而充分发挥出OLED的优势。
目前，厂商都在积极研发先进的技术来克服OLED的缺点，例如信利半导体有限公司拥有自主知识产权的长寿命技术、白光技术和老化技术。通过采用以上 技术，能有效的延长红色、浅蓝色等OLED的使用寿命，开发出结构简单且发光效率高的白光器件，快速准确的检查出阴阳极短路缺陷，从而提高生产成品率。
OLED行业的基本状况
自从1997年日本的东北Pioneer公司将OLED产品实用化并推出第一款用于汽车音响的OLED产品，到2005年为止，已经有十多个厂商先 后建立了OLED量产线，例如TDK、三星SDI、LG电子、中国台湾的铼宝科技（RIT）和悠景（UNIVISION）等，这些量产线的玻璃基板尺寸基 本上以370mm×470mm为主。
现在，OLED的应用主要以便携式消费类产品为主，例如MP3、手机主屏和副屏等。
尽管日本厂商在OLED的技术上起步较早，东北Pioneer、TDK、TOKKI、ULVAC、出光兴业等大厂掌握了大量的OLED技术，特别是 在设备制造、材料合成等方面具有很强的优势。但是，在OLED量产技术和市场推广上，韩国厂商可谓后来居上，三星SDI的OLED出货量已经取得了三连 冠。而中国台湾企业的实力也十分突出，已有十余家相关厂商进行OLED的研发及量产，其中最积极是铼宝科技。中国台湾LCD产业基础雄厚，进行OLED产 业运作的条件较好，虽然技术上比日本企业落后一步，但在产业规模扩张和产品市场推广方面的实力并不会居于落后地位，很有可能在OLED领域大有作为。与此 同时，中国大陆的OLED产业发展的条件也已经基本具备，国家“十五”期间的“863计划”已经将 OLED列入重点攻关项目，企业投资积极性较高，进入和即将进入的企业众多，如维信诺公司、信利半导体有限公司、五粮液集团等。
就驱动方式来说，OLED可分为主动式（AM）和被动式（PM）两种。被动式构造简单，目前是主流；主动式技术有待进一步发展，目前其出货量不及被 动式的1%。与主动式相比，被动式虽然有功耗高、寿命短、不适合大画面、高解析度发展等缺点，但其优点也很多。例如，由于不使用TFT，可大幅提高其开口 率，有利于提升画质和亮度。而在实际量产上，主动式由于技术要求高而遇到不少困难，使得参与研发的厂商均一再延后量产日程。但也有不少厂商正在积极推进主 动式的步伐。例如，Sony正朝着正式量产迈进，2005年11月与出光兴业达成共同开发材料、相关专利交互授权的协议。由于出光兴业拥有使用寿命长的发 光材料等技术，Sony希望借由双方合作加速主动式OLED的开发，并先行累积制造技术，提高竞争者的进入障碍。韩国厂商也非常积极主动，三星SDI宣布 将投入5亿美元用于在2007年建立起四代线玻璃基板尺寸（730mm×920mm）的AMOLED量产线，与此同时，LG电子也宣布了四代 线的AMOLED量产计划。
由于主动式产品性能优越，有利于低功耗、大画面高解析度的发展，尽管目前存在成本和技术上的困难，但随着LPTS技术和a-Si技术在OLED产品的深入应用和成熟，虽然目前市场仍以被动式OLED为主，但主动式产品将拥有更广阔的市场前景。
在知识产权方面，OLED的核心技术和专利基本上握在美国的柯达（KODAK）公司手中，因此要想进行OLED的大批量生产，实现商业化、产业化， 就必须取得柯达的专利使用授权许可。目前全世界取得柯达专利使用授权许可的公司有15家，其中大部分是被动式的。而在主动式的专利方面，KODAK也在积 极布局，从2004年开始授权给有意涉足主动式OLED的TFT厂商，与被动式的授权费用相比，其入门的门槛金额据悉已经提高了数倍。而众多有实力的 TFT业者是否甘愿受困于KODAK专利的限制，在未来将是一场较量。
OLED量产的瓶颈
在量产方面，目前OLED还存在以下瓶颈。
成品率低
PARTICLE造成的阴阳电极短路问题是成品率低的主要原因。由于OLED阴阳电极之间的有机材料薄膜层只有 100～200nm左右，只要有0.1μm大小的PARTICLE就有可能造成阴阳电极短路。根据专业市场调研公司的数据来看，目前全彩OLED产 品的行业平均生产成品率在50%以下，因此净房的洁净度和生产过程控制极为重要。
设备不成熟
稳定可靠的设备是实现批量生产的前提保证。OLED生产的核心是在镀膜和封装制程，而OLED技术由于未完全成熟，生 产工艺差异甚大，生产线规格都是根据客户需求而设计订制的，市场上没有现成的标准可供参考，因此在设备的硬件和软件方面都需要进一步改善，从而来提高设备 的稳定性。目前，能实现OLED量产的厂商基本上是从日本的TOKKI公司引进镀膜和封装设备，但这些设备也要经过这些厂商的多方改造才能实现比较稳定的 生产。
产品性能暂时未能突破
目前由于OLED产品都是中小尺寸的，其主要应用是便携式的终端产品，而这些产品或者要求长寿命、或者要求低功耗，但目前OLED的寿命短、功耗高，这极大地限制了OLED产品的大量推广。解决这个问题的关键是在发光材料性能开发的突破和器件结构的最优化等方面。
成本太高
对于中低档次产品来说，价格是决定因素。由于OLED暂时未能大批量生产，原材料成本还无法降低，并且由于OLED的成 品率低，导致了OLED成本长期居高不下，目前OLED成本是同等尺寸规格STN-LCD的两倍左右。消费者无法接受OLED产品价格，反过来又影响了 OLED的大批量生产推广。
由于存在以上问题，目前基本上所有OLED厂商都是处于亏损状态。要解决量产技术瓶颈，首要任务是提高成品率，从而降低OLED成本，推动OLED的大批量生产，进而降低原材料价格，形成良性循环。
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