最薄OLED屏已突破到0.3毫米,但它已准备好代替TFT-LCD屏了吗？

在所有先进的显示技术中，没有哪种显示技术的未来比有机发光二极管(OLED)更让人兴奋的了。OLED具有目前任何显示技术的所有优点，它们的不足或弱点则根本没有或基本没有，至少目前还没有。

例如，OLED不像其它显示技术(如LCD)那样需要背光。OLED可以产生明亮、清晰的视频和图像(亮度水平超过1000根烛光/平方米，对比度大于10000:1)，而且几乎可从任何角度轻松看清图像。OLED的功耗也很小，并且具有快速开关速率。它们的响应时间在几十个微秒范围内，再加上其色彩生成能力(超过1600万种颜色)，使得它们非常适合成为电视的显示技术。OLED显示技术已经在NTSC制式兼容电视机上成功进行了演示。

另外，OLED材料特别轻也特别薄。在今年的显示2008大会上，索尼公司展示了一款业内最薄的0.2mm厚原型OLED屏产品。它的制造成本也有低于其它显示技术的潜力。这方面的工作正在顺利进行，而且有迹象显示非常乐观。一些公司已尝试了精密卷绕对位生产，并取得了不同程度的成功。

不过，OLED也有一些缺点。最大的问题是寿命有限，特别是蓝色和绿色OLED。部分原因是需要防水，因为水会损害OLED中的有机材料，这使得在它们的制造过程中必须做到非常紧的密封等级。

寿命接近20万小时的实验性绿色OLED已经实现。到目前为止，实验性蓝色OLED的最长寿命约为6.2万小时。由东芝、松下和Idemitsu Kosan公司采用薄膜晶体管(TFT)衬底联合开发的蓝色OLED也有相似的结果。他们的研发工作主要集中在手机使用的2.2英寸、240×320像素的QVGA显示屏上，功耗只有100mW。

OLED的单位面积发光强度一般要比无机固态LED低，后者通常设计用作点光源。事实上，爱普生公司开发的OLED材料消除了有机材料的一些早期失效因素，因此具有较长的寿命。

基于以上这些事实，以及研究人员对OLED显示屏光明前景的预测，设计工程师应该对OLED有更多的了解：它们的工作原理、如何应用、可望达到怎样的性能水平、以及这种令人兴奋的技术的当前状态等，而这种技术肯定能够满足未来各种显示屏的要求。

基本结构

OLED由一个金属阴极(一般是铝或钙)和一个位于玻璃衬底上的阳极(一般是氧化铟锡或ITO)组成。在这两个电极之间沉积着由有机分子或聚合体组成的发光和导电层(图1)。通过"印刷"工艺在扁平的承载板上进行行列沉积，形成的像素矩阵可以发出不同颜色的光，如红、绿、蓝或白色。几个层可以相互堆叠在一起。

图1：基本的OLED结构由金属阴极(一般是铝或钙)和位于玻璃衬底上的阳极(一般是氧化铟锡或ITO)组成。在这两个极之间沉积着由有机分子和聚合物组成的发光和导电层。

OLED依靠正电荷颗粒(空穴)和负电荷颗粒(电子)之间的吸引原理工作。当两极加上电压时，有个层将相对于另一透明层变成负电荷层。当能量从负电荷(阴极)层传送到另一(阳极)层时，它将激发这两层之间的有机材料发出可见光，并从玻璃的最外层透射出来。

静电力使电子和空穴相互吸引并再次结合。这种再结合的地方非常靠近发光层，因为在有机半导体材料中，空穴比电子更具移动性。这种再结合会造成电子能量等级的下降，同时伴随着电磁波的发射，其频率正好在可见光范围内。

如果阳极的电位比阴极低，OLED将无法工作。在这种条件下，空穴将移向阳极，电子移向阴极，因此它们是相互远离，不会发生再结合现象。

掺杂或增强型有机材料有助于控制光的亮度和颜色。有机材料可以由小的单结构或分子、或复杂的分子链(聚合物)组成，以便最适合它们生产的方式。

Eastman-Kodak公司在20世纪80年代开发的原始OLED使用的是小型有机分子。虽然小分子能发出很亮的光，但它们必须采用成本极高的真空沉积工艺制造。最近使用的则是较大的聚合物分子，其制造成本较低，可以做出很大的薄板，因此非常适合大屏幕显示器使用。

主动和被动矩阵OLED

就像LCD一样，OLED也分为主动和被动矩阵两种类型，每种类型适合不同的应用。在主动矩阵OLED(AM OLED)中，阴极、有机和阳极层堆叠在包含TFT电路的低温多晶硅层衬底上方(图2)。相应电路向阴极和阳极提供电压，以激励有机层。

图2：在有源矩阵OLED中，阴极、有机和阳极层堆叠在由薄膜晶体管(TFT)电路组成的低温金晶硅衬底层上。

像素通过以连续的分立点图案方式沉积有机材料定义。每个像素通过电子背板中相关的TFT和电容被直接并独立地激活。

AM OLED像素的开关速度比传统的动作电影快三倍以上，这使得AM OLED非常适合流畅、全动作的视频和图形显示。衬底传送电流的效率非常高，其集成的电路减少了AM OLED的重量和成本。AM OLED对像素数量没有内在的限制，因此商业前景非常好。

被动矩阵OLED(PM OLED)的结构要比AM OLED简单，因此生产成本较低，这使得它非常适合低成本、低信息量的应用，如字符显示器。PM OLED是由一个OLED像素阵列构成的，这些像素通过交叉阴极和阳极导体连接在一起(图3)。有机材料和阴极金属被沉积在由基板和支柱组成的肋状结构中。这种结构可以自动生成OLED显示面板，并且阴极线路可得到理想的电气隔离。