OLED的關(guān)鍵零組件及材料

對(duì)于有機(jī)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(chēng)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(guó)際上與OLED有關(guān)的專(zhuān)利已經(jīng)超過(guò)1400份，其中最基本的專(zhuān)利有3項(xiàng)。小分子OLED的基本專(zhuān)利由美國(guó)Kodak公司所有，高分子OLED專(zhuān)利由英國(guó)CDT ( Cambridge Display Technology)和美國(guó)Uniax公司擁有。表1是兩類(lèi)有機(jī)發(fā)光材料的比較。

有機(jī)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(shí)現(xiàn)較高效率的有機(jī)電致發(fā)光器件。常見(jiàn)的此類(lèi)物質(zhì)有:Alq3, Al mqs , Zn( 5 Fa) 2, Be Bq2等。此類(lèi)發(fā)光物質(zhì)的缺點(diǎn)是制作過(guò)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(jī)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(yùn)層的多層結(jié)構(gòu)。以前都采用小分子材料作為輸運(yùn)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(diǎn)，因此，人們逐漸把注意力轉(zhuǎn)到聚合物上。

1990年，英國(guó)劍橋大學(xué)的Friend與Burroughes等人用共扼聚合物PPV實(shí)現(xiàn)了電致發(fā)光。共軛聚合物是有機(jī)半導(dǎo)體，從原理上講，這種材料比無(wú)機(jī)半導(dǎo)體更易于處理和制造，電荷輸運(yùn)與量子效率也不遜色。有機(jī)高分子材料主要包括聚乙炔、聚噻吩及其衍生物的有機(jī)共軛聚合物。近年來(lái)，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(guó)外OLED產(chǎn)品中，投入小分子OLED產(chǎn)品的多為日商及臺(tái)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(jì)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(jī)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(dòng)IC。以材料需求面來(lái)說(shuō)，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(jì)加起來(lái)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(jì)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(zhuān)利則由英國(guó)的科技公司CDT的掌握，臺(tái)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(dòng)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(dòng)電壓僅3-5伏特，反應(yīng)時(shí)間也幾乎為即時(shí)，符合動(dòng)態(tài)影像的顯示需求，另外，PLED不需經(jīng)過(guò)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(duì)PLED，低分子OLED則較易彩色化，然而OLED因驅(qū)動(dòng)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(duì)比PLED高，也使得平均成本比PLED高，業(yè)界普遍認(rèn)為未來(lái)OLED將朝高單價(jià)、高附加價(jià)的產(chǎn)品發(fā)展，PLED則是定位在量大、單價(jià)低的產(chǎn)品上。

在主要的關(guān)鍵零組件及材料上，臺(tái)灣錸德在導(dǎo)電玻璃上已有所突破，國(guó)碩也和材料合作進(jìn)行研發(fā)；小分子有機(jī)材料方面，國(guó)內(nèi)目前永信藥品也與材料所合作開(kāi)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(tái)灣工研院電子所即是其中之一，對(duì)臺(tái)灣在OLED的發(fā)展上也提供了不少的助力，因此臺(tái)灣未來(lái)在OLED產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展值得密切留意。以臺(tái)灣目前投入的企業(yè)進(jìn)度來(lái)看，錸德可能是腳步最快的業(yè)者，錸德于99年完成有機(jī)EL面板的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研發(fā)，并建立了玻璃基板尺寸400*400mm的生產(chǎn)線(xiàn)，是全球首家采用全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的廠商，4月起第一條OLED產(chǎn)線(xiàn)將進(jìn)入量產(chǎn)階段，并將于10月開(kāi)始架設(shè)第二條全彩的有機(jī)EL生產(chǎn)線(xiàn)，

值得一提的是，目前全球沒(méi)有廠商專(zhuān)事生產(chǎn)有機(jī)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(kāi)發(fā)出有機(jī)EL用ITO導(dǎo)電玻璃后，對(duì)搶占有機(jī)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(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，錸德今年有機(jī)會(huì)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(xiàn)預(yù)計(jì)在8月底完成，明年初即可量產(chǎn)；國(guó)碩亦與工研院合作跨入OLED產(chǎn)業(yè)，預(yù)估明年亦可開(kāi)始量產(chǎn)單色OLED，2年后則將生產(chǎn)多彩OLED；另外以國(guó)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(mǎn)意；勝華轉(zhuǎn)投資的勝園科技由于自美系廠商獨(dú)家移轉(zhuǎn)的OLED制造技術(shù)，預(yù)計(jì)明年第二季亦可進(jìn)入量產(chǎn)。

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