楊金玲

（南京中電熊貓平板顯示科技有限公司，江蘇 南京 210033）

0 引言

近年來，隨著基礎(chǔ)學(xué)科的不斷發(fā)展，催生了半導(dǎo)體材料、發(fā)光材料、光學(xué)功能薄膜材料以及電子器件的不斷更新迭代，進(jìn)而對顯示技術(shù)的發(fā)展有了非常大的提升和突破，加之人們對顯示器的需求逐漸提升，如外觀造型（輕、薄、柔性）、視覺效果（高分辨率、高對比度、寬視角、快速響應(yīng)、高色彩飽和度、柔性、透明）、節(jié)能減排（低功耗）、可靠性優(yōu)異（高溫高濕環(huán)境）等，故平板顯示技術(shù)已經(jīng)從TFT-LCD技術(shù)慢慢轉(zhuǎn)向OLED技術(shù)發(fā)展。當(dāng)前，各大面板廠和材料廠商、設(shè)備廠商、科研院所正在對OLED技術(shù)已展開相應(yīng)的探索和研發(fā)，其中本文針對TFTLCD和OLED的原理技術(shù)區(qū)別，OLED的優(yōu)勢以及發(fā)展前景，給出了分析。

1 TFT-LCD與OLED技術(shù)的區(qū)別

1.1 TFT-LCD

TFT-LCD顯示，整個(gè)顯示模組包括TFT背板、液晶、彩膜基板、偏光片和背光源，前四者合在一起可以稱之為面板。其中背光源提供光的來源；TFT分布于玻璃基板上、陣列排布，屬于LCD當(dāng)中的關(guān)鍵部件，具體功能便是對各個(gè)像素的色彩以及具體亮度進(jìn)行電學(xué)控制，所以LCD也被稱之TFT-LCD；液晶分子可以視為光閥，通過不同電壓調(diào)控它的偏轉(zhuǎn)角度得到不同的光，結(jié)合彩膜基板上的紅綠藍(lán)色阻以及上下偏光片的產(chǎn)生的不同偏振光作用，最終發(fā)射出不同亮度和色度的光[1-3]。TFT-LCD需要背光源支持，故而屬于被動發(fā)光顯示。TFT-LCD涉及的材料領(lǐng)域和研究方向非常廣泛，例如，TFT器件涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，核心材料可以是非晶硅、低溫多晶硅、也可以是金屬氧化物、復(fù)合金屬氧化物等，TFT的結(jié)構(gòu)可以是頂柵、也可以是底柵型；彩膜基板中的核心材色阻以及液晶材料則涉及有機(jī)高分子領(lǐng)域；偏光片一般包含5層左右?guī)资⒚椎挠袡C(jī)薄膜材料；而目前廣泛采用的背光源為LED背光。

1.2 OLED

OLED為有機(jī)發(fā)光二極管，在19世紀(jì)80年代得到了相應(yīng)的發(fā)展。與傳統(tǒng)的LCD顯示方式有所不同，OLED技術(shù)并不需要背光源便可以顯示。OLED顯示包含了TFT背板和發(fā)光器件，通過TFT調(diào)控的電流通過之后，有機(jī)發(fā)光器件材料便會有光發(fā)出。具體來說，是由TFT控制的導(dǎo)電陽極、再加上一層陰極，中間夾了疊層的空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層結(jié)構(gòu)作為發(fā)光器件。OLED的顯示屏幕非常輕薄，且有著更大的可視角度，可以對電能產(chǎn)生節(jié)約效果。在OLED當(dāng)中涵蓋了AMOLED以及PMOLED，其中PMOLED屬于無源驅(qū)動的顯示技術(shù)，可以對該技術(shù)制造出來的顯示面板進(jìn)行表示[4-5]，PMOLED單純地以陰極、陽極構(gòu)成矩陣狀，以掃描方式點(diǎn)亮陣列中的像素，每個(gè)像素都是操作在短脈沖模式下，為瞬間高亮度發(fā)光。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單和成本低；缺點(diǎn)是驅(qū)動電壓高、不適合應(yīng)用在大尺寸與高分辨率面板。而AMOLED屬于有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管，相比較而言，AMOLED更能迎合未來高階產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。

OLED本身便能發(fā)光，而LCD需要對背光源進(jìn)行應(yīng)用，兩者有著不一樣的成像機(jī)理。在對比分析之后便可以發(fā)現(xiàn)OLED的結(jié)構(gòu)較為簡單，故而更加輕薄，可以在沒有背光源的環(huán)境下主動發(fā)光，無任何視角問題，清晰度、亮度非常高，不會消耗過多的能耗，并且有著非?？斓捻憫?yīng)速度，抗震能力非常強(qiáng)。這些優(yōu)勢特征并不能在LCD面板當(dāng)中實(shí)現(xiàn)[6-7]。

2 OLED結(jié)構(gòu)以及發(fā)光原理

OLED顯示器件，是在有機(jī)材料的基礎(chǔ)之上逐步發(fā)展的電流型半導(dǎo)體發(fā)光器件，最具代表的結(jié)構(gòu)便是ITO玻璃當(dāng)中，對幾十納米厚的有機(jī)發(fā)光材料進(jìn)行制作，并將其當(dāng)作發(fā)光層。在發(fā)光層上方，存在低功函數(shù)金屬電極，在有電壓施加給電極之后，發(fā)光層便會有相應(yīng)的電輻射產(chǎn)生。具體來說，在外加電壓的驅(qū)動下，空穴和電子分別從正極和負(fù)極注入到有機(jī)材料中，空穴與電子在有機(jī)層中相遇、復(fù)合，釋放出能量，將能量傳遞給有機(jī)發(fā)光物質(zhì)的分子，使其從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)很不穩(wěn)定，受激分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，輻射躍遷而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。OLED出現(xiàn)的色彩與器件內(nèi)部存在的熒光特性有機(jī)材料有著直接的影響關(guān)系，如果對客發(fā)光體的添加量比較少，并添加較大含量的主發(fā)光體，可以將發(fā)光效率提升，且發(fā)出的色彩可以對整個(gè)可見光區(qū)域進(jìn)行涵蓋。OLED材料對有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行了應(yīng)用，其中的優(yōu)勢特征為：被有機(jī)材料吸收的光子，頻率很多會在可見光頻譜外，所以在工作當(dāng)中，OLED顯示屏可以對高效率的光產(chǎn)生。

對其原理進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)光機(jī)理以及整個(gè)過程，需要從陰極以及陽極在電子和空穴當(dāng)中分別注入電子和空穴，在被注入之后，會在有機(jī)層內(nèi)傳輸，并復(fù)合于發(fā)光過程當(dāng)中，這樣便會對發(fā)光層分子產(chǎn)生激發(fā)作用，進(jìn)而有單態(tài)激子出現(xiàn)，在衰減單態(tài)激子輻射時(shí)，便會有光發(fā)出。OLED對于全彩的獲取，一共有三種形式：其一，為借助白色發(fā)光層，對濾色片添加，這也是對色彩進(jìn)行獲取最方便、簡捷的一種方法；其二，借助有機(jī)發(fā)光材料紅色、綠色和藍(lán)色，所以有三層發(fā)光層；其三，對藍(lán)色有機(jī)發(fā)光材料進(jìn)行應(yīng)用，在通過顏色轉(zhuǎn)換材料，便可以對全彩進(jìn)行獲取。

3 OLED技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景

OLED展示出來的優(yōu)勢特征非常顯著，從最初發(fā)展到當(dāng)前的廣泛應(yīng)用以及大量的技術(shù)開發(fā)，取得的成就非常突出。目前，有大量的單位以及企業(yè)對于OLED的生產(chǎn)以及研發(fā)進(jìn)行了開展，例如：三星、索尼、LG在該領(lǐng)域的投入量都非常大。OLED對于小屏幕的應(yīng)用，已經(jīng)有著非常大的使用量，如：智能手機(jī)OLED屏的應(yīng)用已經(jīng)開始普及，很多測量儀器公司也對OLED屏的手持儀器進(jìn)行了研發(fā)[8-9]。

在之前的發(fā)展當(dāng)中，因?yàn)榧夹g(shù)問題，制作大尺寸的OLED面板，需要消耗的成本非常高，這對大屏幕顯示的發(fā)展以及廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了較大的制約，例如：索尼推出的第1款11英寸OLED電視機(jī)售價(jià)為1800美元。

AMOLED電視與其他電視相比，有著非常理想的節(jié)能性，并且更加輕便，但由于在成型方面有著較大的困難，因此早期能夠制造和研發(fā)的企業(yè)非常少。早期AMOLED都由三星公司制作，我國的企業(yè)還不能對其開展大規(guī)模生產(chǎn)。但是近幾年來，隨著相應(yīng)的研究的陸續(xù)開展，我國的AMOLED的研發(fā)和投產(chǎn)取得了很大的進(jìn)展，特別在近幾年的發(fā)展當(dāng)中，已經(jīng)有越來越多的公司開始投入到了生產(chǎn)線的建設(shè)以及AMOLED的技術(shù)研發(fā)中，所以我國對于OLED的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成為了第二大國。

AMOLED在結(jié)構(gòu)以及顯示畫質(zhì)方面，都明顯高于TFT- LCD，例如：對兩者顯示效能層面進(jìn)行分析，AMOLED展示出來的反應(yīng)速度更快，并且有著更高的對比度和更廣的視角。此外，AMOLED的特征還包括自發(fā)光，并不需要對背光板進(jìn)行應(yīng)用，所以能夠做的更加輕薄。不對背光板進(jìn)行使用的AMOLED，能夠?qū)Ω嗟某杀具M(jìn)行節(jié)約。AMOLED產(chǎn)品具有的魅力非常強(qiáng)，已經(jīng)成為了手機(jī)市場當(dāng)中非常熱門的一項(xiàng)產(chǎn)品。但是，對于高分辨率、大尺寸的發(fā)展趨勢，OLED還存在一些技術(shù)上需要挑戰(zhàn)的地方，比如；TFT背板的制程工藝性、器件穩(wěn)定性，有機(jī)材料的壽命問題、有機(jī)發(fā)光材料的蒸鍍或者打印技術(shù)的設(shè)備精度，大尺寸背板的電流均一性等都是亟待解決的問題。但是隨著各項(xiàng)材料技術(shù)、設(shè)備能力技術(shù)、驅(qū)動電路技術(shù)的逐漸發(fā)展，OLED的制造成本會逐漸下降、顯示效果將更加優(yōu)異，所以今后的發(fā)展前景非常廣闊[10]。

4 結(jié)論

總之，OLED為顯示產(chǎn)業(yè)前沿陣地的一項(xiàng)技術(shù)，盡管還有很多問題需要繼續(xù)研發(fā)和探究，但作為TFT-LCD之后的全新平板顯示技術(shù)，優(yōu)勢和性能更加突出，可以在顯示產(chǎn)業(yè)當(dāng)中起到非常大的推進(jìn)作用，也對我國規(guī)?；奶嵘蟹浅４蟮膸椭Ч?，但同時(shí)對產(chǎn)業(yè)配套提出的要求也更高。所以相應(yīng)的研究以及分析工作要繼續(xù)開展，以便使平板顯示工程的發(fā)展速度更加迅速。