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LCD研发上逐渐出现瓶颈,有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diode；
OLED)由于其特性差异,让OLED成为目前发展平面显示器大厂投注大量资源的新领域,OLED的自发光特性,除原先期待的显示器应用外,其作为发
光源也是深受期待的应用方式,而这些先进的相关元件,逐渐导入目前常见的行动装置、生活应用中…
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*YvveW OLED应用正逐渐渗透
照明与显示技术应用市场,其中AM OLED(Active-Matrix organic light-emitting diode)的市场需求,近来在应用、出货量与产值,正紧紧追赶PM OLED(Passive Matrix Organic Light-Emitting Diodes)应用,其优异的显示特性,极可能超越PM OLED,而目前的新趋势是将OLED尝试与最热门的触控应用整合,在更轻、更薄、更宽广的视角等技术优势外,再追加更多元件的优势条件。
!9]q+XefJ YtFH@M OLED应用已导入各项装置
1{$=N 2U w@i;<LY. OLED 正在各种消费性电子产品大量被採用，尤其在中、小型个人3C产品上,由于其应用大多以中、小型萤幕尺寸为主,例如,数位相机、行动电话、数位相框、 PMP(Portable Multimedia Player)、行动电视、PND(Personal Navigation Device)…等应用。虽说这些小型、中型尺寸,在初期是AM OLED较容易进入的市场,但AM OLED属于电流驱动型元件,在驱动IC设计方面明显较TFT LCD困难许多,驱动
电路的设计将明显左右OLED显示的实际表现,如亮度、品质、色彩等,其稳定的显示品质较TFT LCD更难掌控。
/?B%,$~ 观察AM OLED的显示特性,往往会因为工作温度、电流稳定性、尺寸面积…等条件不同,而出现效果差异,面对此,也是考验驱动电路设计的关键,而在终端装置制造商通常较无法投入这方面的研发,通常会选择寻求模组解决方案导入产品设计中。目前投入驱动IC前躯开发的业者相当多,像是OLED发展先驱的柯达,在针对 AM OLED的材质反应特性,可透过AM OLED特性变化改变驱动方式,补偿其显示品质。
9|x{z R&@NFin 相对Ignis Innovations则提供专为手持设备开发的AdMo,与专为取代TFT显示器应用的MaxLife两种驱动技术平台,针对不同应用属性设计最佳化的 AM OLED驱动解决方案。而投入这类驱动IC研制技术的厂家,还有Dialog Semiconductor、CDT(Cambridge Display Technology)…等。
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5{\ ;7( 7$A=|/'nSA 2英寸OLED行动装置用途显示器。ToshibaAM OLED与PM OLED技术差异
9ohO-t$XkY aFd87'^ PM OLED在其元件的结构组成,明显较AM OLED结构更为简单,具备大量生产压低成本的制造优势,也是OLED用于显示应用最早量产的产品形态。PM OLED适用于行动电话的次显示萤幕应用,在讯息显示量不高的小型面板应用尤其适合,量产成本也相对低许多。但在行动装置越趋转向高彩、大尺寸、快速显示的应用方向时,PM OLED在技术条件明显无法应付新需求。
P:k!dRb9{ |TRl >1rv 但真正能发挥OLED技术优势,仍是AM OLED应用为主,尤其用于显示器应用领域,目前已有Sony、Nippon Seiki、Samsung SDI、Pioneer、LG Display、奇晶光电、 (CMEL)…等显示器大厂投入研发、生产。
sL4+O P- q?=_{oH9 在材料的特性上,AM OLED具备目前显示器技术较难突破的关键问题,例如,更趋轻薄的构型设计、更宽广的显示视角、更快的画面重绘反应速度、更好的色彩表现能力与更高的对比、更大的工作温度范围等,让AM OLED深受显示器大厂青睐。但AM OLED显示器应用也面临生产良率提升与寿命增长的设计课题。
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AM OLED与目前大量使用的TFT型平面显示器不同的是,AM OLED的像素开关动作相当快,尤其适用于电视应用,但目前业者则尝试导入蓝光OLED,延长OLED的使用寿命,或透过新材料或新的驱动晶片设计,透过各种方式减缓OLED的老化问题。
r [4dGt Y=(%t:#_ 可挠式OLED显示器
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IiZX IG4H AM OLED由于结构具备可挠特性,因此也具备导入e-ink电子纸应用的条件,例如,Sony就开发出採AM OLED构造的可挠式显示器 (flexible plastic substrate),其制法是将AM OLED结构制作于塑胶
薄膜上,克服以往AM OLED需高温制程可能会造成塑料基底的变形问题。在Sony的制法中,可挠式的OLED面板制程可全程控制在180℃以下。
~=/.ZUQNX 最早由Sony于2007年发表的可挠AM OLED面板原型,为一个2.5英寸显示器,具备120 x 160解析度的全彩面板,但在2009年的CES展中,Flex OLED的可挠式AM OLED,已经可以内嵌于Sony的Walkman手镯雏形产品上。
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G4{TJ,~ @jT=SFf OLED构造超薄,具备一定程度的可挠特性。
hO.. j Po7oo9d 针对可挠性OLED的原型开发,亚利桑那州立大学(Arizona State University；ASU)也开发出4英寸大小的AM OLED显示器,目前已具备QVGA显示解析度。由ASU发展的可挠设计原型使用杜邦Teijin热稳定聚乙烯萘二甲酸乙二醇酯(PEN)材料,与 Sony同样以低于180℃ 制程制作,整合于非晶硅TFT背板。
H5 /w!y@ ,'a[1RN 发展节能光源 OLED成为全球趋势
ROj9#: 22gh,e2o OLED 的材质特性,不只是让显示器厂商为之惊艳,OLED具备的自发光特性,也让
灯具、光源制造商感兴趣,如飞利浦、欧斯朗…等灯具大厂尝试投入相关研发。另导入OLED照明应用,也是美国能源部(DoE)的工作目标,目前已针对相关研发与产品制造提出奥援,据美国能源部评估,直至2016年OLED所能节省的全球电力消耗,其效益将可达到200亿美元以上。
N51WY7 此外, 欧盟(EU)也提出一个OLED100计画,目标在开发单价不超过100欧元/m2的OLED发光器件,做出能在100×100cm面积的OLED元件,产生寿命达10万小时、100 lm/W发光效率的OLED发光源器件。
GEZ!z5";BQ M6:$ 0(r 在 OLED光源应用中,其中转向TOLED(Transparent Organic Light-Emitting Device)技术研发,在实用性与应用特质,也可能再创OLED在显示外的庞大产值。TOLED为利用其特殊的设计结构,当TOLED加诸电力时,透明的TOLED可让
光线穿透,这种材质特性,可在透明的OLED结构应用,使其兼具透光与自发光两种状态,如此即可用于大楼的玻璃帷幕、汽车天窗或是建筑物的环境照明应用。
} ZkGH}K_} @i>o+>V 目前TOLED已经可以做到85%的透明度,而OLED可以为PM或AM,由透明组件、基板与电极构成,目前有飞利浦、欧斯朗光电
半导体与UDC(Universal Display Corporation)有开发相关原型器件。
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~ k =0mXTY1 AM OLED导入电视应用,以Sony态度最为积极,最先推出11英寸XEL-1 AM OLED时,目前其可产制的最大尺寸,已经可以达到20~30英寸水准。但发展OLED的电视应用,将会碰到使用寿命与色衰减问题,以目前AM OLED的材质特性观察,在红、蓝、绿三原色中,以蓝色像素所需的驱动能量最大,这将会造成蓝色像素的发光效率,会在整体面板使用时的三原色中,最早呈现衰减问题。
b0h >q $b Tk:%YS;= 针对OLED的光衰问题,UDC曾发表UniversalPHOLED的高性能磷光性有机发光二极体 (Phosphorescent Organic Light-Emitting Diode；PHOLED)技术,针对蓝光的发光效率进行大幅改善,此技术也能作为让OLED显示器的三原色表现更为一致的设计方向。
z2god 1" }-%:!*bLj 三星则将焦点摆在针对行动电视与笔记型电脑应用需求设计的14英寸AM OLED显示器,最快2009年就能推出。而三星的Omnia HD与其后续的i7500等系列智慧型手机,也尝试导入AM OLED显示器,以Omnia HD手机为例,配备3.7英寸、360 x 640解析度的AM OLED显示器,由于AM OLED结构超薄,也能让行动装置的体积厚度减少。
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U~_G *0 ggHz-o NY P-OLED光源应用
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`n & n9 srs 聚合物OLED(Polymer-OLED；P-OLED), 是1989年Cambridge Display Technology所发明,它其实是一种结构与材质相对单纯的OLED构造,其採用发光聚合物(Light-Emitting Polymer；LEP)作为基础,由于可利用如同喷墨印表机的表面喷涂方式採卷对卷方式大量生产，因此具备极佳的成本效益。
^k4 n /A>1TPb09" P-OLED的制作程序,相较採真空沉积的技术更为简单且经济许多，而P-OLED制作的关键在于喷涂的墨水配方与添加剂,由于制程与成品产出速度大增,大量减低成本的前提下,也是研发厂商所期待的方向,当大量生产让成本大幅降低,则可加速相关产品导入市场所需的时间。
