OLED基本原理

    有机发光二极体显示面板(Organic Light-Emitting Diode； OLED)，又称为有机电激发光显示器(Organic Electroluminesence； OEL)是一门相当年轻的显示技术。OLED目前普遍的基本结构，是利用一薄而透明具导电性质的铟锡氧化物(ITO)为正极，与另一金属阴极以如同三明治般的架构，将有机材料层包夹其中，有机材料层包括电洞传输层(HTL)、发光层(EL)、与电子传输层(ETL)。当通入适当的电流，此时注入正极的电洞与阴极来的电荷在发光层结合时，即可激发有机材料产生光线，而不同成分的有机材料会发出不同颜色的色光，就材料的组成分子来看，可分为小分子及高分子二种，就驱动方式来分，则可分为被动式及主动式。

小分子商业化领先一步

    依OLED使用的有机发光材料来看，可区分为小分子材料(分子量小于1,000)，及高分子材料(分子量大于10000)两大类。小分子OLED是利用蒸镀法(Evaporating)作为制程，并利用多层结构达到高发光效率，美商柯达公司(Kodak)，为最早研发出小分子OLED显示技术的厂商，在1987年由包括邓青云(Ching W. Tang，目前仍在柯达显示器部门任职)所属的研究小组，成功研发出使用热蒸镀方式制成的OLED元件，成为第一批将OLED实做出来的科学家。当时一同参与的尚有目前在交大教书的陈金鑫教授，及邓青云的同事石建民，三位皆为华人且共同在柯达服务。由于这些科学家领先业界的研发，使得目前小分子OLED基本专利权，大都掌握在先驱者Kodak手上。

    高分子OLED则是在1990年，由英国剑桥大学的科学家所组成的研究小组，首次发表使用高分子材料制成的OLED元件，高分子OLED一般为与小分子OLED作区隔，因此又称PLED。剑桥大学的PLED研发后来移转至新公司Cambridge Display Technology(简称CDT)，而PLED的基本专利权，也由CDT所掌握。其依发光材料区分又可分成π共轭高分子及色素高分子，此类高分子材料大多是以涂布法(Coating)来制造。此外，厂商也开始利用喷墨式(Ink-Jet Printing)制程来开发高分子全彩OLED，可大幅简化制程，以降低成本。

    高分子虽然是新一代有机材料发展方向，但目前其缺点仍多尚需解决，PLED发光材料目前在寿命、发光效率等显示性能上，较OLED略逊一筹，但CDT认为，PLED可望于2005年在技术上与OLED达到相同水准。其实高分子有机发光材料还有相当多问题需要解决，目前蓝色的发光材料的寿命离实用距离，还有好一大段路要走，再来就是电力效率的改善，为了改善电力消耗的问题还要在材料特性的配合上下工夫，而色光的安定性及色纯度亦为急需改善的问题。

　  就高分子发光材料的优点来看，由于可以溶于溶媒之中，因此，可利用涂布法或更进步的喷墨式制程制造，喷墨法的特色包括制造上由于不需使用大型的真空设备，因此制程可大幅简化，此外有机材料的使用效率也高，不但在生产成本上具优势，加上基板尺寸无太大的限制，在大型基板需求越来越高的未来显示器市场需求来看，是极有发展希望的。

　  小分子及高分子OLED在材料特性上可说是各有千秋，但以现有技术发展来看，如作为显示器的信赖性上，及电气特性、生产安定性上来看，小分子OLED现在是处于领先地位，目前投入量产的OLED元件，全是使用小分子有机发光材料。

　  但小分子材料并非全无问题，因小分子材料无法与溶剂配合，加上极易为氧气及水分所破坏，所以必须使用真空蒸镀及封装设备，这使制程的复杂及困难度大为提高，制程设备由于需要有高度的真空性能，设备及运营成本亦相当高昂。而高温蒸镀法对材料的利用效率亦低，有机材料最后直接蒸镀到基板上的比例极低，大多附着在MASK及真空槽壁上造成浪费。加上真空制程的大尺寸化有其实现上的困难，使得目前小分子OLED的应用多为小尺寸面板。

被动式构造简单为目前主流

　  就驱动方式来看，就如前述可分为主动式(AM)及被动式(PM)，由于近年业者大量投入研发，被动式(passive matrix；PM)OLED在寿命、发色、耗电量等议题上都获得了长足进步，目前市面上推出的OLED产品几乎全为PMOLED，但其制程技术仍未完全成熟。目前PMOLED虽已进入量产，但因尚未有一标准化制程，各厂商多采用自行开发的制程，因此，无法大幅提高产量及减少成本。

　  PMOLED与AMOLED相比，虽然有消费电力高、寿命短、显示元件较易劣化、不适合大画面高解析度发展等缺点，但其优点亦多，例如由于不使用TFT，可大幅提高其开口率，与AMOLED一般的30％前后相比，PMOLED可达到60％以上，这不仅可提升画质及亮度，在省电上及亮度的寿命延长亦相当有利。此外，由于构造简单，与AMOLED相比生产时间不仅为短良率亦高，成本考量上也相当有利。

　  至于主动式OLED(AMOLED)，因OLED基本构造是属于电流驱动，需要稳定的电流来控制发光，与TFT-LCD利用稳定电压控制发光不同，AMOLED为了达到足够的亮度，需要有较大电流流动度的TFT，此时电子流动度高的低温多晶硅薄膜电晶体(LTPS TFT)技术，便成为AMOLED的主要驱动考量，利用LTPS先行取得稳定电压后，再转换成稳定的电流来控制OLED发光，这也使得LTPS技术成为开发AMOLED所必须具备的技术之一。

AMOLED另一条出路--非晶硅TFT

　  但也有厂商持不同意见，认为可使用非晶硅a-Si TFT配合适合的驱动回路，来生产AMOLED，并有相当不错的成果，友达光电于2002年便发表，成功使用a-Si TFT驱动的小尺寸AMOLED面板。接着2003年3月12日奇美电子宣布，成功开发出全彩之20吋全球最大AMOLED，此为由奇美电子、IDTech公司(奇美电子与日本IBM合组之公司)，与IBM位于瑞士、美国及日本之研究实验室共同开发的成果。这20吋的AMOLED面板在技术上的突破不仅在于是目前单一面板中最大尺寸的AMOLED面板(之前SONY曾发表使用4片12吋面板并合而成的AMOLED显示器)，且是使用非晶硅a-Si TFT作为驱动，奇美电子与IDTech将于2003年5月份于美国SID展中作实机展示。据了解，奇美电子的OLED产品还处于研发阶段，目前并无明确的量产计画，此次宣布开发出20吋AMOLED，技术能力宣示的意味较浓。

　  虽然LTPS TFT是理想的AMOLED驱动载台，但目前LTPS TFT的生产成本，及价格都不低，产能是否支撑未来AMOLED的成长亦为隐忧，加上LTPS表面晶体形成上的误差不易控制，使得OLED在发光时，因不平均而形成波纹(MURA)等问题，一直是困扰LTPS-TFT AMOLED发展之所在。相对的a-Si TFT的生产技术已相当成熟，且大小尺寸基板的产能相当充裕，成本也较LTPS-TFT低，如果能顺利应用在OLED的量产上，将能大幅降低AMOLED制造成本。

　  目前LTPS的产能技术大部分还掌握在日本厂商手里，台湾方面目前拥有大尺寸LTPS产能的厂商只有统宝光电，虽然统宝会继续增建生产线，友达光电也正在进行L3厂换装LTPS制程设备的工程，但短期内产能是否能有足够产量支撑AMOLED的需求，还有待观察。相对的如能使用a-Si TFT代替LTPS TFT，则成本及产能供应问题，以台湾TFT-LCD产业的实力，应可迎刃而解。因此，友达光电及奇美电子在这方面的发展，值得期待。

千呼万唤始出来，AMOLED市场前景尚需观察

　  AMOLED在实际量产上，还是遭遇到不少困难，使得参与研发的厂商，均一再延后量产时程，例如2003年3月初，日本三洋电机、美国柯达及双方合资的SKDisplay联合宣布，正式量产2.16吋全彩AMOLED，这也是全球最早宣布进入量产的AMOLED产品，但量产时程也距离原本宣称的2002年2月延迟了1年以上，以三洋电机在TFT-LCD技术上深厚的经验，加上小分子OLED专利权持有者Kodak的开发实力，双方联手合作都无法摆脱延迟量产的结果，可见AMOLED目前要走的路，还不是条平坦大道。

厂商百家争鸣　日商技术领先