OLED是Organic Light Emitting Diode，即有機(jī)發(fā)光二極管。其原理是在兩電極之間夾上有機(jī)發(fā)光層，當(dāng)正負(fù)極電子在此有機(jī)材料中相遇時(shí)就會(huì)發(fā)光，其組件結(jié)構(gòu)比目前流行的TFT-LCD簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本只有TFT-LCD的三到四成左右。除了生產(chǎn)成本便宜之外，OLED還有許多優(yōu)勢(shì)，比如自身發(fā)光的特性，目前LCD都需要背光模塊（在液晶后面加燈管），更由于OLED通電之后就會(huì)自己發(fā)光，可以省掉燈管的重量體積及耗電量（燈管耗電量幾乎占整個(gè)液晶屏幕的一半），不僅產(chǎn)品厚度只2cm左右，操作電壓更低到2~10V，加上OLED的反應(yīng)時(shí)間（小于10ms）及色彩都比TFT-LCD出色，更有可彎曲甚至可以折迭的特性，讓它的應(yīng)用范圍極廣。

從原理上看，OLED發(fā)光的關(guān)鍵在于兩電極之間夾上的有機(jī)發(fā)光層。被喻為“日本愛迪生”的城戶淳二教授(日本山形大學(xué)教授；日本OLED計(jì)劃主持人)表示，雖然人們觀察顯示器的焦點(diǎn)匯聚在最終產(chǎn)品上，但對(duì)于OLED來說，發(fā)光材料是決定產(chǎn)品的關(guān)鍵所在，即“材料主宰一切”。

發(fā)光材料

OLED原理上是當(dāng)電荷通過某種有機(jī)材料以后就會(huì)發(fā)光，這種電致發(fā)光有機(jī)材料可以分成兩種：一種是小分子的有機(jī)材料，另一種是高分子的有機(jī)材料。小分子的分子量大約在幾百左右，而高分子的分子量大約在幾萬到幾百左右。

1．小分子發(fā)光材料

目前大多數(shù)采用小分子發(fā)光材料作為彩色小屏幕OLED顯示屏。常用的小分子有機(jī)材料是金屬鰲合物和稀土配合物，像Alq3、Almqs、Zn(5Fa)2、BeBq2等。小分子發(fā)光材料以日系廠商為主(近八成)，如Eastman Kodak、出光興產(chǎn)、新日鐵化學(xué)、東洋油墨、Toray等。

2．高分子發(fā)光材料

目前，歐美國(guó)家則以高分子系(PLED)的研究居多。小/高分子系以分子量的多寡來區(qū)分，原則上分子量在1,000以下為小分子，高分子的分子量在1萬以上。1990年英國(guó)劍橋大學(xué)Cavendish實(shí)驗(yàn)室Friend等人以旋轉(zhuǎn)涂布(Spin coating)方式將共軛高分子(PPV)當(dāng)發(fā)光層，制作出單層發(fā)光元件。

高分子有機(jī)發(fā)光材料主要是聚乙炔，聚噻吩及其衍生物的有機(jī)共軛聚合物。高分子系材料具物理強(qiáng)度高、涂布簡(jiǎn)單、元件制造容易等優(yōu)點(diǎn)；但在發(fā)光效率、成膜性、耐熱等項(xiàng)目卻面臨難點(diǎn)。

3．空穴傳輸材料(Holle Transportt Layer, HTL)

傳輸層的主要作用能使源自電極(正/負(fù))流進(jìn)的電荷載體，圓滑地流至發(fā)光層，并將源自對(duì)方的電荷予以阻隔，使其無法通行；因此必須采用載體移動(dòng)性高且可阻隔對(duì)面?zhèn)入姌O流入電荷載體的材料。該使用材料為含氮的烯丙基胺化合物，其中TPD為最被熟知的材料，該材料已被使用在影印機(jī)達(dá)10年以上。

4．空穴注入材料(Holle IInjjecttiion Layer, HIIL)

有別于傳輸層對(duì)材料有移動(dòng)性高的要求，注入層因介于電極與傳輸層之間(亦稱電極介面層)，其基本要件為電子注入性或空穴注入性?好。在空穴注入層方面，小分子與高分子所使用的材料不同，前者可使用與空穴傳輸層相近的材料，如銅鈦菁系(Phthalocyanine)材料或烯丙基胺系材料，兩者耐熱性高，采用該材料可提高元件本身的耐熱性及壽命；后者則使用Poly-Thiophene (PEDOT)或Polyanirin等導(dǎo)電性高分子。

5．電子傳輸材料(Ellecttron Transportt Layer, ETL)

電子傳輸材料主要功能是將電子自陰極引入有機(jī)層及傳輸電子，材料本身較具有被還原的能力。電子傳輸材料以Alq3為主，該材料透過真空蒸鍍方式可形成相當(dāng)平滑的薄膜，因電子傳輸性與熒光特性佳，目前仍廣為使用。至于該市場(chǎng)的主要領(lǐng)導(dǎo)廠商為新日鐵化學(xué)，東洋油墨、Chemipro的市占率亦不低，而出光興產(chǎn)、Eastman Kodak、Chisso、Hodogaya亦是個(gè)中的佼佼者。

6．封裝材料

因水氣與氧氣容易使OLED元件老化，故元件必須在低水氣與低氧化環(huán)境下進(jìn)行“密封”，所選用的膠材亦須能阻絕水氣與氧氣，方可維持原件操作的壽命與穩(wěn)定性，目前OLED多采用UV硬化樹脂作為封裝材料。

Nagase-Chemtex為市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)廠商，客戶遍及OLED所有廠商，市場(chǎng)占有率高達(dá)八成以上；排名第二(市占率10%)的Three-Bond，主要供應(yīng)韓國(guó)LG電子；至于原來跨足液晶面板用接著劑(框膠)并有不錯(cuò)成績(jī)的廠商如三井化學(xué)、協(xié)立化學(xué)、積水化學(xué)亦加入OLED膠材的生產(chǎn)。

OLED的基本結(jié)構(gòu)

柯達(dá)公司公布的典型OLED結(jié)構(gòu)是：玻璃基板上面是一層透明的ITO（氧化銦錫）陽極，上面鍍一薄層銅酞菁染料，它能使ITO的表面鈍化，以增加其穩(wěn)定性，再向上就是P型和N型有機(jī)半導(dǎo)體材料，最頂上是鎂銀合金陰極，這一層金屬陰極也起到反光的作用。這些涂層都是蒸鍍到玻璃基板上的，因此厚度非常薄。在電極兩端加上5V~10V的電壓，有機(jī)發(fā)光材料就可以發(fā)出相當(dāng)明亮的光，光是從玻璃基板、也就是向下發(fā)出的。這塊玻璃基板也可以用可彎曲的柔性塑料基板代替。

更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)主要是為了提高發(fā)光亮度和發(fā)光效率。例如在陰極和ETL之間和陽極和ETL之間再加一層陰極和陽極緩沖層，以增加電子和空穴的注入量。還有在ELL和ETL之間再加一層HBL，以阻止空穴過快越過ELL而進(jìn)入ETL猝滅（因?yàn)榭昭ǖ倪w移率高于電子的遷移率）。這種方法可以提高發(fā)光效率。同時(shí)，為使三態(tài)激子參與發(fā)光，發(fā)光層可以由數(shù)層有機(jī)磷光摻雜層與熒光摻雜層交迭而成，利用磷光材料軌道角動(dòng)量大，使三態(tài)激子發(fā)磷光，再通過有機(jī)熒光層轉(zhuǎn)換為熒光，從而提高了發(fā)光效率。

為了實(shí)現(xiàn)彩色OLED，可以在幾個(gè)方面著手。最初采用的Alq3發(fā)出的是綠光。而采用不同的有機(jī)發(fā)光聚合物可以發(fā)出不同顏色的光。還有一種方法是采用摻雜熒光材料以得到各種不同的顏色。而熒光材料還可以改善器件的發(fā)光效率，使譜線變窄。有了不同顏色的發(fā)光二極管以后，下一個(gè)問題就是如何組成一個(gè)紅綠藍(lán)的像素。美國(guó)普林斯頓大學(xué)的研究小組開發(fā)出一種圖形控制擴(kuò)散法，可以將紅綠藍(lán)三色的OLED集成在同一基底上。

概括來說，材料和工藝的多樣性讓OLED有多種途徑可以實(shí)現(xiàn)彩色顯示。最典型的有如下六種方式：
（1）不同材料發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色，像CRT顯示一樣，由三色像素拼接成一個(gè)彩色像素，因?yàn)榭梢院蚅CD的某些制造工藝兼容，這是目前最常用的方法。
（2）采用發(fā)出白光的材料，像LCD顯示一樣，通過三色濾色片形成彩色像素；這種方法可以在發(fā)光器上涂上多層染料，這樣它就會(huì)發(fā)出白光。用在LCD上類似的彩色濾光片能夠制造出紅、綠、藍(lán)三像素，這些濾光片能放置在單獨(dú)的平板上，利用影印成像法，覆蓋在白色發(fā)射器陣列上。這是最簡(jiǎn)單的生產(chǎn)彩色OLED顯示器的辦法，但是因?yàn)橹挥腥种坏陌坠饽芡ㄟ^彩色濾光器，因此這種方法會(huì)浪費(fèi)一些光能。
（3）采用特殊的材料，能夠在不同的驅(qū)動(dòng)電壓下顯示不同的色彩。
（4）使用發(fā)出藍(lán)色光線的材料，再激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出各種色彩的光線。利用熒光和變色裝置，或者用傳播介質(zhì)來代替濾光片來獲得彩色的辦法更好一些。這時(shí)，藍(lán)光發(fā)射器就派上了用場(chǎng)，藍(lán)光通過變色介質(zhì)（CCM）后變成綠光或者紅光。如果這種變色介質(zhì)的轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)的話，這種辦法對(duì)光線的利用率比使用濾光片更高。
（5）激光共振方式。
（6）將紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光膜重迭起來，構(gòu)成彩色像素。

OLED新進(jìn)展

OLED已經(jīng)從早期的單色顯示屏發(fā)展為彩色顯示屏，應(yīng)用已經(jīng)從開始的手機(jī)副屏、MP3顯示屏和汽車音響顯示屏發(fā)展為今天的MP4和手機(jī)主屏，以及數(shù)碼相機(jī)和攝錄機(jī)的顯示屏，因?yàn)镺LED在陽光下的顯示性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比LCD屏好。

在技術(shù)層面，OLED仍處于高速發(fā)展之中。一方面要不斷提高其性能，另一方面還要使其批量生產(chǎn)設(shè)備能夠標(biāo)準(zhǔn)化，以進(jìn)一步降低成本。在性能方面，主要要提高其壽命和提高亮度。另外，OLED要想搶占平板顯示市場(chǎng)份額，必須進(jìn)入大尺寸面板領(lǐng)域，可以說，面板尺寸大型化是OLED應(yīng)用的必然趨勢(shì)。目前，唯一將AMOLED進(jìn)行量產(chǎn)的公司只有三星SDI。

隨后，Sony也推出了OLED顯示器，并宣示要在2007年底推出小尺寸的OLED屏幕與電視產(chǎn)品。Sony的OLED顯示器放棄采用玻璃基板，而改用可撓式塑膠軟模板，能夠使產(chǎn)品的重量減輕，厚度更薄，并可自由地彎曲，并能繼續(xù)播放影片。Sony指出，新產(chǎn)品的面板厚度僅為0.3cm，尺寸為2.5吋，解析度為80ppi，畫面大小為160 x 120，對(duì)比達(dá)到1000:1，重量?jī)H僅只有1.5g，顯示的顏色數(shù)量可達(dá)1677萬色。

Universal Display Corp.(UDC)最近發(fā)布了一系列新進(jìn)展，包括得到改善的磷光OLED（PHOLED）材料的藍(lán)光器件。時(shí)至今日，制備高效率的藍(lán)光器件依然是一個(gè)挑戰(zhàn)。但UDC的一種藍(lán)光材料具有30cd/A的效率；在200cd/m2的亮度下，壽命為100，000小時(shí)；其在效率上更是提高了50%。UDC聯(lián)合PaloAltoResearchCenter(PARC)發(fā)布了一款低溫多晶硅（LTPS）不銹鋼基板的柔性O(shè)LED顯示器，其分辨率為100ppi。