关键词：主动式有机电致发光显示技术；顶部发光；底部发光；发光材料独立发光；光色转换；彩色滤光膜

LI Hui-lu（Guangzhou Epoxy Base Electronic Material Corp.， 510530，China）

Abstract:In order to have further competitive in flat panel display,organic lightemitting diode ought to develop toward high information capacity,superresolution,low power-consume and large display,full colorized AM-OLED will be OLED1mainstream technolgy.In this paper,introduce emission structure and fullcolorizedabout active matrix OLED.

Keywords: AMOLED; Top Emission; Bottom Emission; RGB pixel independently;Color Conversion;Color Filter

 

    1987 年，Tang C.W 和Vanslyke 采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，AlQ3 作发光层，三共胺作空穴传输层，Mg/Ag 合金作负极，制成了双层有机电致发光显示器件〔1〕。接着在1990 年，Burroughes 等人发现了以共轭高分子的PPV 的发光层的OLED，从此在全世界范围内掀起了OLED 研究的热潮。

    作为具有竞争力的有机电致发光显示技术，它的全彩色化应该是OLED 发展的最重要的目标，它直接决定着未来OLED 在平板显示器领域的竞争力。由于人们对显示器性能的要求不断的提高和显示器市场竞争的不断需求，近几年来，对OLED 的发光结构和彩色化技术进行了许多方案的研究及其产业化的工作。本文将介绍OLED 发光结构和彩色化技术。

 

    在大显示容量、高分辨率、低耗电量和大型化的要求下，主动式有机电致发光显示技术将成为OLED未来的市场主流〔2 〕。目前主动式OLED 发光结构有底部发光（Bottom Emission）和顶部发光（Top Emission）两种结构。

    如图1 所示，底部发光结构的阳极ITO 在下面，紧接着是OLED 有机发光层，最上为金属或合金阴极，在电致发光时，往上的光被阴极所反射，从而使所有的光朝下而透过透明导电膜。顶部发光结构中，在下面的金属或合金材料作阳极，上面的透明导电膜作阴极，电致发光时其往下方向的光将被底下阳极反射，最后光从上面反射出去。

    目前大多数公司都采用底部发光，但其耗电量相对较大，底部发光结构由于驱动的TFT数目增加，会导致整个面板的开口率下降，同时光照使OLED 元件的寿命缩短。顶部发光结构的优点在于开口率不会受驱动TFT 数目增加的影响，也使OLED 元件的寿命延长。虽然目前底部发光结构很流行，但从高端显示器的要求长远来看，顶部发光结构技术应是OLED 未来的主流。

    显示器全彩色是检验显示器是否在市场上具有竞争力的重要标志，因此许多全彩色化技术也应用到了OLED 显示器上，按面板的类型通常有下面三种：RGB象素独立发光，光色转换（Color Conversion）和彩色滤光膜（Color Filter）。

 

2.1 RGB 象素独立发光

    利用发光材料独立发光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金属荫罩与CCD象素对位技术，首先制备红、绿、蓝三基色发光中心，然后调节三种颜色组合的混色比，产生真彩色，使三色OLED 元件独立发光构成一个象素。该项技术的关键在于提高发光材料的色纯度和发光效率，同时金属荫罩刻蚀技术也至关重要。

    目前，有机小分子发光材料AlQ3 是很好的绿光发光小分子材料，它的绿光色纯度，发光效率和稳定性都很好。但OLED 最好的红光发光小分子材料的发光效率只有3lm/W，寿命1 万小时，蓝色发光小分子材料的发展也是很慢和很困难的。有机小分子发光材料面临的最大瓶颈在于红色和蓝色材料的纯度、效率与寿命〔3〕。但人们通过给主体发光材料掺杂，已得到了色纯度、发光效率和稳定性都比较好的蓝光和红光。高分子发光材料的优点是可以通过化学修饰调节其发光波长，现已得到了从蓝到绿到红的覆盖整个可见光范围的各种颜色，但其寿命只有小分子发光材料的十分之一，所以对高分子聚合物，发光材料的发光效率和寿命都有待提高。不断地开发出性能优良的发光材料应该是材料开发工作者的一项艰巨而长期的课题。

    随着OLED 显示器的彩色化、高分辨率和大面积化，金属荫罩刻蚀技术直接影响着显示板画面的质量，所以对金属荫罩图形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。

 

2.2 光色转换

    光色转换是以蓝光OLED 结合光色转换膜阵列，首先制备发蓝光OLED 的器件，然后利用其蓝光激发光色转换材料得到红光和绿光，从而获得全彩色。该项技术的关键在于提高光色转换材料的色纯度及效率。这种技术不需要金属荫罩对位技术，只需蒸镀蓝光OLED 元件，是未来大尺寸全彩色OLED 显示器极具潜力的全彩色化技术之一。但它的缺点是光色转换材料容易吸收环境中的蓝光，造成图像对比度下降，同时光导也会造成画面质量降低的问题。目前掌握此技术的日本出光兴产公司已生产出10 英寸的OLED 显示器。

 

2.3 彩色滤光膜

    此种技术是利用白光OLED 结合彩色滤光膜，首先制备发白光OLED 的器件，然后通过彩色滤光膜得到三基色，再组合三基色实现彩色显示。该项技术的关键在于获得高效率和高纯度的白光。它的制作过程不需要金属荫罩对位技术，可采用成熟的液晶显示器LCD 的彩色滤光膜制作技术。所以是未来大尺寸全彩色OLED 显示器具有潜力的全彩色化技术之一，但采用此技术使透过彩色滤光膜所造成光损失高达三分之二。目前日本TDK 公司和美国Kodak 公司采用这种方法制作OLED 显示器。

    RGB象素独立发光，光色转换和彩色滤光膜三种制造OLED 显示器全彩色化技术，各有优缺点，目前还没有那种技术在全彩色化OLED 上具有绝对领先的优势，它的发展还是一个未知数，应该视其技术发展的情况而定，全彩色显示的实施方案还没有最后定论。大多数人好像偏重于三色独立发光技术，但是如果白光的寿命问题得到了解决，白光OLED 配合彩色滤光膜技术更具有可实现高分辨率和大型化的优势，而且可应用液晶显示器LCD 的彩色滤光膜制作技术，所以可能是未来全彩色化主流技术。如果光色转换材料的色纯度及效率有大幅度的改善，光色转换技术也是未来大尺寸全彩色OLED 显示器极具潜力的全彩色化技术。

    目前主动式全彩色OLED 显示器，各种发光结构形式和全彩色化显示技术都在迅速的发展，从平板显示器市场竞争看，主动全彩OLED 顶部发光结构应是发光结构的主流技术，全彩色化技术还要视各自发展情况而定，笔者认为白光OLED 配合彩色滤光膜技术很有可能是未来全彩色化的主流技术。有机电致发光显示器如果能开发出性能优良的发光材料，器件的合理设计使其寿命能得到很大的改善，LTPS—TFT 能应用到制作OLED 大面板上，同时OLED 的发光结构和全彩色化技术上也成功得到迅速的发展，这样它的显示性能将会得到大大的改善，必定会撼动LCD 称霸已久的平面显示器世界，在平板显示器领域占有一席重要之地。

 

[1] Tang C .W, Vanslyke S A . Organic Electroluminescent Diode[J]. Appl. Phys. Lett,1997, 70: 152-154.

[2] 叶永辉，浅谈主动有机电致发光显示器[J].新电子科技杂志，2002，(12)：197-199.

[3] 应根裕，胡文波，邱勇.平板显示技术[M].北京:人民邮电出版社, 2002. 357-359.

[4] 廖显杰.有机ELD 全球及国内发展机会探讨[J].工业材料，2003，(5)：64-68.

作者简介：李会录（1967-），男，陕西富平人，博士，从事于光纤和显示器技术方面的研发工作，e-mail: huiluli@sina.com.cn。

 

资料提供：《现代显示》