采用有机材料的全新显示器技术

采用有机材料的全新显示器技术


??有机发光二极管(OLED)技术有望使未来的便携式设备变得更加小巧。这项由柯达公司开发的技术具有高亮度、高对比度、宽视角(160°)、全彩色、快速响应和工作温度范围宽等优点。OLED显示器还拥有低功耗、低工作电压、轻、薄以及性能稳定的特点。 　　在反向偏压条件下充当半导体二极管的OLED单元是不导电的。在正向偏置条件下，载流子被注入薄膜迭层，电子-空穴对在此的复合形成激子，激子在约25％的衰变期里湮灭为光子。 　　根据颜色的不同，激子的能量分布可形成60～100nm的发射带宽。由于发射层的折射率较高(n≈1.7)，因此生成于内部的光子要想摆脱单元结构和玻璃衬底以产生有用的可见光需要费一番周折。虽然足足有70％～85%的光子未能摆脱衬底而逃逸，但外部量子效率却达到了可观的3.7％～7.5％。 基本OLED结构由覆有蒸度镀金属阴极的若干有机材料薄膜层构成，其总厚度通常小于1UM,在正向偏置条件下，当达到阈电压(一般低于2Vdc)后即开始导电。当正向电压达到7.5Vdc时，OLED变得非常明亮。在此电压下，表面亮度超过2000cd/m2(是家用电视机平均亮度的10倍)。在脉冲调制应用中，OLED光输出可超过100000cd/m2。 ??小分子OLED和聚合物OLED 　　目前人们正在研究的两种OLED是小分子和聚合物OLED，它们均是把有机发光材料以薄膜的形式沉积在两个导电层之间。　　 阴极导电层通常为一种汽相淀积低电阻金属合金，阳极一般是铟锡氧化物(ITO,这是一种直接在玻璃衬底上沉积和排布的金属氧化物)。当电流流过该薄膜单元时，就会发光。光线穿过ITO和玻璃衬底后离开此单元(如图)。 　　与现今的LCD不同，这种自发光特性使得OLED实际上可以从任何角度来观看，且没有相位和色彩漂移。此外，该特性还意味着不再需要一个单独的光源，也就不会因此而增加额外的功耗和厚度。结果是：亮度增加了，要求的功耗却减小了。对于不断扩大的无线市场来说，这是一个令人欣喜的完美结合。　　 小分子OLED通过在真空条件下升华被沉积在玻璃或塑料衬底上。OLED有红、绿、蓝、白和其它多种颜色。多种色彩——有时被称为色彩面或色彩块，显示器能够容易地通过对有机分子进行蒸发使其穿过低分辨率障板的方法来制成。　　 而且，小分子OLED非常适合于高分辨率全色彩用途。在采用荫罩和三级RGB沉积的条件下，小分子OLED能够在2.4英寸的全色彩显示器上实现57μm的副像素节距。 有关基于聚合物的OLED的研究工作也在不断取得进展。这类显示器采用了呈现出半导体特性的共轭聚合物，当有电流流过时就会发光，其情形与小分子OLED相似。 　　多色彩和全色彩发光聚合物(LEP)显示器的制造更是一种挑战，因为不同的着色材料的排布没有什么比较容易的方法。迄今为止，最有希望的办法就是重新按配方把LEP制成油墨并用喷墨式印刷机沉积出具有某种构图的阵列。??显示器驱动电子线路　　 除了材料和颜色选择之外的另一项选择就是显示器驱动电子线路的选择。和LCD一样，OLED既可以采用有源矩阵驱动电子线路，也可以采用无源矩阵驱动电子线路。　　 目前的商用OLED产品均采用无源矩阵驱动电子线路，这意味着每次有一排像素被断续地施以脉冲调制。外部驱动芯片控制这一多重处理。该方法非常适合于几万像素的简单及中等复杂度的显示器。 　　有源矩阵全色彩OLED基于玻璃衬底上的低温多晶硅(LTPS)晶体管阵列。由于现有的装配线正在添置新设备并有新的装配线建成，因此预计LTPS将会取代更为常见的LCD非晶硅衬底。LTPS业已成为优质LCD的基础，因为它实现了更高的分辨率(200像素/英寸以上)、更低的功耗、更少的外围芯片并大大简化了显示模块与装置的其他部分的电气连接。 　　上述LTPS的所有长处直接导致人们转向有源矩阵OLED的开发。LTPS晶体管阵列既可以加工成LCD，也可以在采用较少的材料和较低的成本的条件下加工成全色彩OLED。　　 柯达公司和三洋公司已经展示了采用小分子OLED的、对角线尺寸为2～6英寸的单色及彩色有源矩阵显示器样品。类似地，精工-爱普生和Cambridge Display Technology也通过采用喷墨式印刷技术在LTPS上制成了聚合物OLED样品。 　　人们还通过用单晶硅衬底取代LTPS的方法研制成功了分辨率更高的OLED，这尤其适合于微型显示器。　　 将显示器与光学模块相结合能够产生易于观看的大幅虚拟图像，并可以容易地与包括计算机/视频头戴式送受话器、摄像机、蜂窝电话、互联网家电及其他类似人眼的观测器在内的许多终端产品相适应。比如，eMagin公司正在开发针对这些用途的形成于单晶硅衬的有源矩阵小分子OLED，并且已经向世人展示了单色SXGA(1280×1024像素)和全色彩VGA+(640×512像素)OLED，它们均在对角线尺寸为0.77英寸的显示器上实现了12μm的点距。