OLED的關(guān)鍵零組件及材料

July 29, 2019

對于有機電致發(fā)光器件，我們可按發(fā)光材料將其分為兩種:小分子OLED和高分子OLED（也可稱為PLED）。它們的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同:小分子器件主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，高分子器件則采用旋轉(zhuǎn)涂覆或噴墨工藝。目前國際上與OLED有關(guān)的專利已經(jīng)超過1400份，其中最基本的專利有3項。小分子OLED的基本專利由美國Kodak公司所有，高分子OLED專利由英國CDT ( Cambridge Display Technology)和美國Uniax公司擁有。表1是兩類有機發(fā)光材料的比較。

 

    有機小分子材料以金屬鰲合物和稀土配合物為代表。1987年Tang C W首先采用此種化合物Alq3實現(xiàn)較高效率的有機電致發(fā)光器件。常見的此類物質(zhì)有:Alq3, Al mqs , Zn( 5 Fa) 2, Be Bq2等。此類發(fā)光物質(zhì)的缺點是制作過程中難分離。其它性能比較優(yōu)越的發(fā)光薄膜材料有Perylene , Aromaticdiamine , TAD, TAP，T AZ，TPA, TPB, TPD, TPP等。
 

  人們發(fā)現(xiàn)小分子有機發(fā)光器件穩(wěn)定性差，而聚合物結(jié)構(gòu)與性能都很穩(wěn)定。若要得到高亮度、高效率，通常要采用帶有載流子輸運層的多層結(jié)構(gòu)。以前都采用小分子材料作為輸運層，由于小分子材料容易重結(jié)晶或與發(fā)光層物質(zhì)形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物和激發(fā)態(tài)聚集導(dǎo)致性能下降，而聚合物則能克服上述缺點，因此，人們逐漸把注意力轉(zhuǎn)到聚合物上。

 

    1990年，英國劍橋大學(xué)的Friend與Burroughes等人用共扼聚合物PPV實現(xiàn)了電致發(fā)光。共軛聚合物是有機半導(dǎo)體，從原理上講，這種材料比無機半導(dǎo)體更易于處理和制造，電荷輸運與量子效率也不遜色。有機高分子材料主要包括聚乙炔、聚噻吩及其衍生物的有機共軛聚合物。近年來，人們發(fā)現(xiàn)在發(fā)光與其它性能都比較優(yōu)良的聚合物中，電致發(fā)光薄膜材料有PBD,PBP,PRL,PMMA,PPV, P VCZ等。

 

    在國外OLED產(chǎn)品中，投入小分子OLED產(chǎn)品的多為日商及臺灣廠商;而投入高分子OLED產(chǎn)品的則以歐美廠商居多。據(jù)統(tǒng)計全球已有約85家廠商投入研發(fā)，其中60家以上廠商都采用小分子OLED材料系統(tǒng)為主，只有25家左右廠商采用高分子OLED材料系統(tǒng)。

 

   OLED的關(guān)鍵元件包括ITO導(dǎo)電玻璃、小分子有機材料、封裝相關(guān)材料、高純度金屬材料、低溫多晶矽TFT技術(shù)及驅(qū)動IC。以材料需求面來說，TFT-LCD需要玻璃基板、背光板、偏光板、彩色濾光片及液晶材料等，總計加起來的面板厚度約近1公分左右，但OLED的材料則僅包括1片約1.3mm的玻璃基板以及小于0.3mm的高純度金屬材料及ITO導(dǎo)電玻璃等，合計總厚度小于2mm，二相比較下，OLED的面板厚度僅約TFT LCD的10~20%，因此OLED不但比TFT LCD減少許多材料，也因此降低了生產(chǎn)成本，此外由于OLED與TFT LCD的發(fā)光源不同，因此也設(shè)有視角上的顧慮。

 

    目前在OLED的二大技術(shù)體系中，低分子OLED技術(shù)為日本掌握，而高分子的PLED的技術(shù)及專利則由英國的科技公司CDT的掌握，臺灣瀚立光電則是首家引進(jìn)CDT技術(shù)的合作企業(yè)。OLED所使用的玻璃基板厚度略大于1mm，加上驅(qū)動IC以及玻璃保護(hù)層，厚度也僅約2mm左右，比一般LCD的厚度減少許多，而且PLED的驅(qū)動電壓僅3-5伏特，反應(yīng)時間也幾乎為即時，符合動態(tài)影像的顯示需求，另外，PLED不需經(jīng)過薄膜制程，故投資成本較低，量產(chǎn)后的平均成本不到TFT LCD的一半，但PLED的商品低制程仍有技術(shù)瓶頸存在，即PLED在產(chǎn)品的彩色化上仍有困難。相對PLED，低分子OLED則較易彩色化，然而OLED因驅(qū)動電壓較高，能量的使用效益也較差，產(chǎn)出率也較低，但是制程控制則較穩(wěn)定且容易。由于低分子OLED的投資額相對比PLED高，也使得平均成本比PLED高，業(yè)界普遍認(rèn)為未來OLED將朝高單價、高附加價的產(chǎn)品發(fā)展，PLED則是定位在量大、單價低的產(chǎn)品上。

 

    在主要的關(guān)鍵零組件及材料上，臺灣錸德在導(dǎo)電玻璃上已有所突破，國碩也和材料合作進(jìn)行研發(fā)；小分子有機材料方面，國內(nèi)目前永信藥品也與材料所合作開發(fā)；金屬材料也是由材料所研發(fā)，另外目前全球擁有低溫晶矽TFT技術(shù)的公司不多，而臺灣工研院電子所即是其中之一，對臺灣在OLED的發(fā)展上也提供了不少的助力，因此臺灣未來在OLED產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展值得密切留意。以臺灣目前投入的企業(yè)進(jìn)度來看，錸德可能是腳步最快的業(yè)者，錸德于99年完成有機EL面板的實驗室技術(shù)研發(fā)，并建立了玻璃基板尺寸400*400mm的生產(chǎn)線，是全球首家采用全自動生產(chǎn)線的廠商，4月起第一條OLED產(chǎn)線將進(jìn)入量產(chǎn)階段，并將于10月開始架設(shè)第二條全彩的有機EL生產(chǎn)線，

 

    值得一提的是，目前全球沒有廠商專事生產(chǎn)有機EL使用的ITO導(dǎo)電玻璃，包括PIONEER、PHILIPS等皆以自給自用，錸德成功開發(fā)出有機EL用ITO導(dǎo)電玻璃后，對搶占有機EL領(lǐng)先地位具有關(guān)鍵性意義，加上錸德?lián)碛腥虻谝粭l全自動化生產(chǎn)線，錸德今年有機會拿下全球第一的寶座；精碟投入OLED的研發(fā)也有2年，試產(chǎn)線預(yù)計在8月底完成，明年初即可量產(chǎn)；國碩亦與工研院合作跨入OLED產(chǎn)業(yè)，預(yù)估明年亦可開始量產(chǎn)單色OLED，2年后則將生產(chǎn)多彩OLED；另外以國聯(lián)光電為主體投資成立的聯(lián)宗光電科技也已掌握到OLED完整的制程量產(chǎn)技術(shù)，已設(shè)立試制工廠，產(chǎn)品品質(zhì)亦相當(dāng)令人滿意；勝華轉(zhuǎn)投資的勝園科技由于自美系廠商獨家移轉(zhuǎn)的OLED制造技術(shù)，預(yù)計明年第二季亦可進(jìn)入量產(chǎn)。

 

    OLED目前雖只能開發(fā)單彩小規(guī)格的顯示器，主要應(yīng)用在車用型顯示器，行動電話游戲機、PDA、Handled- PC，但未來在高解析度的全彩化小尺寸顯示器開發(fā)成功后，則更可應(yīng)用在攝影機、數(shù)碼相機、SMARTPHONE等。另外，據(jù)Stanford Resources估計，OLED將在2005年產(chǎn)值將突破7.15億美元，OLED未來市場的成長相當(dāng)值得期待。反之，由于OLED的迅速崛起，競逐中小尺寸顯示器的應(yīng)用市場，因此在未來數(shù)年間，中小尺寸的TN/STN產(chǎn)業(yè)將面臨重大沖擊。 

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