技术预见通讯2008年第12期(总第179期)
有机电致发光显示技术发展至今,就材料构成,其类型基本可以分为两类:一类是以有机小分子染料、颜料等为主的有机电致发光材料,简称OLED;另一类是以共轭高分子为主体的电致发光材料,简称PLED。
一、发展动态
OLED目前已经进入市场化阶段,而PLED的商品化程度低于OLED。OLED被认为是本世纪平板显示技术新星,此项技术的高效率、高亮度和优异的全彩显示画质被普遍看好。近年来新成果的涌现,器件在使用周期、效率和稳定性等方面有大幅度提高。国外多家大公司和研究机构,例如,SONY、三星、索尼、柯达、飞利浦、杜邦和剑桥显示已经投入巨资进行OLED生产和研究与开发。
有机电致发光显示技术及材料市场前景广阔,据DisplaySearch的预测,全球的OLED市场可望由2006年的7.57亿美元扩大到2009年的53.5亿美元,增长率达到700%。2005年是OLED兴起年,越来越多的消费者通过手机、MP3和数码相机认识了OLED。随着越来越多的电子显示产品采用OLED技术,全球的OLED市场规模在今后的5~10年中预计会加速膨胀。
OLED材料产业化水平目前较高的是SONY公司,原因有两个方面:一方面是基于近年来OLED材料水平的提高,红光的效率达到9cd/A、绿光的效率达到20cd/A、蓝光的效率达到7~9cd/A,其使用周期也分别达到20万、20万和2万小时,比前2~3年有了数倍的增长,其既降低了对TFT的要求,又降低了功耗,使用周期长短也基本达到了电视等高端产品的要求;另一方面是其使用了用微晶硅的TFT基板,其既克服了LTPS(低温多晶硅)工艺复杂,均匀性差,不适宜于大面积和大批量生产的要求,又克服了非晶硅的迁移率低、稳定性差的缺点,因此,可以在现有用于TFT-LCD的量产线上补充适当设备,即可以实现量产。
二、技术发展趋势
今后的5~15年,OLED显示技术最主要发展趋势将是向大尺寸、柔性化方向发展,以其性能、形状的差异化优势与液晶显示展开正面的竞争。AMOLED是公认的OLED显示技术将来的发展方向,但是由于以下的问题,国际上目前尚未在产业化方面获得成功:非晶硅(a-Si)TFT迁移率太低,阈值不稳定;低温多晶硅(LTPS)TFT均匀性差,无法制作大尺寸,难以在柔性塑料基板上制作,成本高。因此,近来化合物半导体(特别是氧化物半导体)TFT、有机TFT(OTFT)、微晶硅TFT等新型的TFT材料技术成为AMOLED技术领域新一轮的研究与开发的热点。
OLED是将来在平板显示中最有可能占有一席之地的技术。在中小型显示屏PMOLED方面,其产业化在上世纪末开始以来,已经有相当的规模,主要集中在日本、中国台湾和韩国,其产品主要用于移动通讯、MP3和MP4等低端显示器领域。在前2年中,由于LCD持续降价和OLED的成本的高挂,致使大量的企业亏损,造成不少生产线停开和有些公司倒闭。这给OLED产业发展以不小的阴影,但是随着市场需求的上升,特别是在2007年末SONY公司的11英寸OLEDTV的上市,使得在产业界内引起了很大的轰动,标志着OLED显示屏开始进入了高端市场,引发了OLED的新投资热潮。在大面积电视上,SONY要再投资2亿美元,而SAMSUNG则要投资5亿美元来加大其小面积TFT-OLED的产量。还有些企业积极跟进。由此可见,OLED正在进入新发展期,此时期的特点是以主动驱动(TFT-OLED-TV)3mm的超薄和960?540的高分辨来支持输入1080P影像、1000000:1的高对比度和100%的高显色度,使用周期达到3万小时,并且可以提供27英寸大面积的电视屏幕,其冲击高品质平板电视市场。因此,也带来了相当的憧憬和冲动。
1、氧化物半导体TFT
美国的科学家和日本的科学家2003年采用ZnO作为TFT有源层,成功地制作出高性能的TFT,在此之后,氧化物半导体TFT的研究迅速升温,相继发现了其系列极具潜力的材料,例如,SnO2、In2O3、ZTO(氧化锌锡)、ZIO(氧化锌铟)、IGO(氧化铟镓)和IGZO(镓铟酸锌)等。其中非晶态IGZO材料呈现的优异TFT性能和对于柔性显示制作极为有利的低温工艺条件尤其引人瞩目。在2007年8月底,在IMID’2007会议上,韩国LG电子发表了IGZO-TFT驱动的柔性有机EL面板,尺寸为3.5英寸,像素数为176×220。韩国三星尖端技术研究所同时公开了采用与通常非晶硅(a-Si)TFT液晶面板相同的底栅结构,但是应用氧化物(IGZO)半导体TFT驱动的有机EL面板,尺寸为4英寸,像素数为320×240。韩国三星尖端技术研究所开发氧化物半导体TFT的目的主要有两个:其一是为OLED电视的大屏幕化开发出稳定的驱动背板;其二是为在100英寸级超大屏幕超高精细化液晶电视中实现120Hz驱动,开发出具有高迁移率的驱动元件。
2、有机TFT
与传统的硅基薄膜晶体管(TFT)技术相比,有机TFT(OTFT)拥有低温加工、重量轻、可以大面积集成和兼容柔性基板的显著优点,具有十分重要的科学技术价值。因此,OTFT技术已经成为下一代TFT技术新发展方向。
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