'LG Display再砸3萬億投資的OLED，到底是怎樣的一種存在？'

Hello，大家好，新一期的《探索“芯”詞典》又和大家見面啦，本欄目將從半導體技術詞彙入手，在介紹概念的同時，也說一說技術背後的故事。

本期的主角是OLED。

文︱編輯部整理

圖︱網絡

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光顯示技術），諧音：歐萊德，像是一種化妝品品牌。在科技領域，這位“歐”先生的故事幾乎每天都在上演。

昨日， LG Display宣稱將向韓國的OLED面板生產線投資3萬億韓元(約合26億美元)。去年被選為蘋果iPhone第二家OLED屏幕供應商之後，LG Display正加大產業投資，而此前iPhone的OLED屏幕一直是被三星獨佔。

中國在該領域的投資消息也不斷曝出，OLED市場的戰火似乎燃燒到了一個新的高度。既然OLED是關注的焦點，那麼大家對OLED真的瞭解嗎？閱讀完本文，相信會對OLED有更深入的認識。

本期《探索“芯”詞典》的主角就是OLED。

誕生

談到OLED，不得不說這一位大牛——美籍華裔科學家鄧青雲博士，他不僅是OLED的發明者，更為OLED顯示技術做出了極大的貢獻，在業界享有很高的聲譽。

鄧青雲博士出生於1947年的香港。在1970年獲英屬哥倫比亞大學化學理學士學位。5年後獲康奈爾大學物理化學博士學位。此後，他在位於紐約羅切斯特的柯達研究實驗室做研究科學家，從事有機半導體材料和電子應用設備開發。

Hello，大家好，新一期的《探索“芯”詞典》又和大家見面啦，本欄目將從半導體技術詞彙入手，在介紹概念的同時，也說一說技術背後的故事。

本期的主角是OLED。

文︱編輯部整理

圖︱網絡

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光顯示技術），諧音：歐萊德，像是一種化妝品品牌。在科技領域，這位“歐”先生的故事幾乎每天都在上演。

昨日， LG Display宣稱將向韓國的OLED面板生產線投資3萬億韓元(約合26億美元)。去年被選為蘋果iPhone第二家OLED屏幕供應商之後，LG Display正加大產業投資，而此前iPhone的OLED屏幕一直是被三星獨佔。

中國在該領域的投資消息也不斷曝出，OLED市場的戰火似乎燃燒到了一個新的高度。既然OLED是關注的焦點，那麼大家對OLED真的瞭解嗎？閱讀完本文，相信會對OLED有更深入的認識。

本期《探索“芯”詞典》的主角就是OLED。

誕生

談到OLED，不得不說這一位大牛——美籍華裔科學家鄧青雲博士，他不僅是OLED的發明者，更為OLED顯示技術做出了極大的貢獻，在業界享有很高的聲譽。

鄧青雲博士出生於1947年的香港。在1970年獲英屬哥倫比亞大學化學理學士學位。5年後獲康奈爾大學物理化學博士學位。此後，他在位於紐約羅切斯特的柯達研究實驗室做研究科學家，從事有機半導體材料和電子應用設備開發。

鄧青雲博士

畢業後4年，鄧青雲似乎就迎來了人生顛覆，像是上帝直接給他頒發了獎盃。1979年的某天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的鄧青雲博士在回家的時候發現自己落了東西在實驗室。等他回到實驗室後，發現一塊做實驗用的有機蓄電池在黑暗中閃閃發光！這個意外發現為OLED的誕生拉開了序幕，而鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。

1987年，鄧青雲博士在《應用物理快報》（Appl. Phys. Lett. ）上發表了著名論文《有機場致發光二極管》（Organic Electroluminescent Diodes ），首次報道了基於具有雙層夾心式結構的高亮度、低驅動電壓、高效率的有機發光二極管，在學術界和產業界引起了巨大的轟動。隨後，他的人生便平步青雲。

在2006年，鄧青雲博士因為其在有機發光二極體和異質結有機太陽能電池上取得的開創性的成就被選為美國工程院院士。

2011年，鄧青雲博士與芝加哥大學的斯圖爾特·賴斯教授和卡耐基梅隆大學的克里茲托夫·馬特加茲維斯基教授共同獲得了由沃爾夫基金會頒發的沃爾夫化學獎，這是在化學領域僅次於諾貝爾獎的國際性大獎。

當然，推動OLED技術發展的不僅僅是鄧青雲博士一位。

早在1990年，也就是鄧青雲博士“神作”論文發表的第三年。英國劍橋大學的Burroughes、Friend等人發現導電高分子材料PPV具有良好的電致發旋光性能，併成功的開發出以塗布方式將高分子材料應用在OLED上，製成聚合物OLED器件，即Polymer LED，亦稱為PLED。由於聚合物材料的熱穩定性、柔韌性和機械加工性能都比有機小分子材料優越，並且器件的製作工藝更加簡單，因而聚合物正逐漸成為有機EL領域新的研究熱點。

1992年Heeger等人第一次發明了用塑料作為襯底製備可變性的柔性顯示器，將有機電致發光顯示器最為迷人的一面展現在人們的面前。

Hello，大家好，新一期的《探索“芯”詞典》又和大家見面啦，本欄目將從半導體技術詞彙入手，在介紹概念的同時，也說一說技術背後的故事。

本期的主角是OLED。

文︱編輯部整理

圖︱網絡

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光顯示技術），諧音：歐萊德，像是一種化妝品品牌。在科技領域，這位“歐”先生的故事幾乎每天都在上演。

昨日， LG Display宣稱將向韓國的OLED面板生產線投資3萬億韓元(約合26億美元)。去年被選為蘋果iPhone第二家OLED屏幕供應商之後，LG Display正加大產業投資，而此前iPhone的OLED屏幕一直是被三星獨佔。

中國在該領域的投資消息也不斷曝出，OLED市場的戰火似乎燃燒到了一個新的高度。既然OLED是關注的焦點，那麼大家對OLED真的瞭解嗎？閱讀完本文，相信會對OLED有更深入的認識。

本期《探索“芯”詞典》的主角就是OLED。

誕生

談到OLED，不得不說這一位大牛——美籍華裔科學家鄧青雲博士，他不僅是OLED的發明者，更為OLED顯示技術做出了極大的貢獻，在業界享有很高的聲譽。

鄧青雲博士出生於1947年的香港。在1970年獲英屬哥倫比亞大學化學理學士學位。5年後獲康奈爾大學物理化學博士學位。此後，他在位於紐約羅切斯特的柯達研究實驗室做研究科學家，從事有機半導體材料和電子應用設備開發。

鄧青雲博士

畢業後4年，鄧青雲似乎就迎來了人生顛覆，像是上帝直接給他頒發了獎盃。1979年的某天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的鄧青雲博士在回家的時候發現自己落了東西在實驗室。等他回到實驗室後，發現一塊做實驗用的有機蓄電池在黑暗中閃閃發光！這個意外發現為OLED的誕生拉開了序幕，而鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。

1987年，鄧青雲博士在《應用物理快報》（Appl. Phys. Lett. ）上發表了著名論文《有機場致發光二極管》（Organic Electroluminescent Diodes ），首次報道了基於具有雙層夾心式結構的高亮度、低驅動電壓、高效率的有機發光二極管，在學術界和產業界引起了巨大的轟動。隨後，他的人生便平步青雲。

在2006年，鄧青雲博士因為其在有機發光二極體和異質結有機太陽能電池上取得的開創性的成就被選為美國工程院院士。

2011年，鄧青雲博士與芝加哥大學的斯圖爾特·賴斯教授和卡耐基梅隆大學的克里茲托夫·馬特加茲維斯基教授共同獲得了由沃爾夫基金會頒發的沃爾夫化學獎，這是在化學領域僅次於諾貝爾獎的國際性大獎。

當然，推動OLED技術發展的不僅僅是鄧青雲博士一位。

早在1990年，也就是鄧青雲博士“神作”論文發表的第三年。英國劍橋大學的Burroughes、Friend等人發現導電高分子材料PPV具有良好的電致發旋光性能，併成功的開發出以塗布方式將高分子材料應用在OLED上，製成聚合物OLED器件，即Polymer LED，亦稱為PLED。由於聚合物材料的熱穩定性、柔韌性和機械加工性能都比有機小分子材料優越，並且器件的製作工藝更加簡單，因而聚合物正逐漸成為有機EL領域新的研究熱點。

1992年Heeger等人第一次發明了用塑料作為襯底製備可變性的柔性顯示器，將有機電致發光顯示器最為迷人的一面展現在人們的面前。

PLED

1997年，Forrest等發現磷光電致發光現象，突破了有機電子發光量子效率低於25%的限制。自這時起，OLED技術告別了以基礎科學研究為主的階段，進入了以商業應用為主的時期。

OLED到底是什麼？

OLED的原文是Organic Light Emitting Diode，中文意思就是“有機發光顯示技術”。其原理是在兩電極之間夾上有機發光層，當正負極電子在此有機材料中相遇時就會發光，其組件結構比目前流行的TFT LCD簡單，生產成本只有TFT LCD的三到四成左右。除了生產成本便宜之外，OLED還有許多優勢，比如自身發光的特性，目前LCD都需要背光模塊（在液晶後面加燈管），但OLED通電之後就會自己發光，可以省掉燈管的重量體積及耗電量（燈管耗電量幾乎佔整個液晶屏幕的一半），不僅讓產品厚度只剩兩釐米左右，操作電壓更低到2至10伏特，加上OLED的反應時間（小於10ms）及色彩都比TFT LCD出色，更有可彎曲的特性，讓它的應用範圍極廣。

從最基本的結構來看，OLED是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上製作一層幾十納米厚的有機發光材料作發光層，發光層上方有一層低功函數的金屬電極，構成如三明治的結構。

Hello，大家好，新一期的《探索“芯”詞典》又和大家見面啦，本欄目將從半導體技術詞彙入手，在介紹概念的同時，也說一說技術背後的故事。

本期的主角是OLED。

文︱編輯部整理

圖︱網絡

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光顯示技術），諧音：歐萊德，像是一種化妝品品牌。在科技領域，這位“歐”先生的故事幾乎每天都在上演。

昨日， LG Display宣稱將向韓國的OLED面板生產線投資3萬億韓元(約合26億美元)。去年被選為蘋果iPhone第二家OLED屏幕供應商之後，LG Display正加大產業投資，而此前iPhone的OLED屏幕一直是被三星獨佔。

中國在該領域的投資消息也不斷曝出，OLED市場的戰火似乎燃燒到了一個新的高度。既然OLED是關注的焦點，那麼大家對OLED真的瞭解嗎？閱讀完本文，相信會對OLED有更深入的認識。

本期《探索“芯”詞典》的主角就是OLED。

誕生

談到OLED，不得不說這一位大牛——美籍華裔科學家鄧青雲博士，他不僅是OLED的發明者，更為OLED顯示技術做出了極大的貢獻，在業界享有很高的聲譽。

鄧青雲博士出生於1947年的香港。在1970年獲英屬哥倫比亞大學化學理學士學位。5年後獲康奈爾大學物理化學博士學位。此後，他在位於紐約羅切斯特的柯達研究實驗室做研究科學家，從事有機半導體材料和電子應用設備開發。

鄧青雲博士

畢業後4年，鄧青雲似乎就迎來了人生顛覆，像是上帝直接給他頒發了獎盃。1979年的某天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的鄧青雲博士在回家的時候發現自己落了東西在實驗室。等他回到實驗室後，發現一塊做實驗用的有機蓄電池在黑暗中閃閃發光！這個意外發現為OLED的誕生拉開了序幕，而鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。

1987年，鄧青雲博士在《應用物理快報》（Appl. Phys. Lett. ）上發表了著名論文《有機場致發光二極管》（Organic Electroluminescent Diodes ），首次報道了基於具有雙層夾心式結構的高亮度、低驅動電壓、高效率的有機發光二極管，在學術界和產業界引起了巨大的轟動。隨後，他的人生便平步青雲。

在2006年，鄧青雲博士因為其在有機發光二極體和異質結有機太陽能電池上取得的開創性的成就被選為美國工程院院士。

2011年，鄧青雲博士與芝加哥大學的斯圖爾特·賴斯教授和卡耐基梅隆大學的克里茲托夫·馬特加茲維斯基教授共同獲得了由沃爾夫基金會頒發的沃爾夫化學獎，這是在化學領域僅次於諾貝爾獎的國際性大獎。

當然，推動OLED技術發展的不僅僅是鄧青雲博士一位。

早在1990年，也就是鄧青雲博士“神作”論文發表的第三年。英國劍橋大學的Burroughes、Friend等人發現導電高分子材料PPV具有良好的電致發旋光性能，併成功的開發出以塗布方式將高分子材料應用在OLED上，製成聚合物OLED器件，即Polymer LED，亦稱為PLED。由於聚合物材料的熱穩定性、柔韌性和機械加工性能都比有機小分子材料優越，並且器件的製作工藝更加簡單，因而聚合物正逐漸成為有機EL領域新的研究熱點。

1992年Heeger等人第一次發明了用塑料作為襯底製備可變性的柔性顯示器，將有機電致發光顯示器最為迷人的一面展現在人們的面前。

PLED

1997年，Forrest等發現磷光電致發光現象，突破了有機電子發光量子效率低於25%的限制。自這時起，OLED技術告別了以基礎科學研究為主的階段，進入了以商業應用為主的時期。

OLED到底是什麼？

OLED的原文是Organic Light Emitting Diode，中文意思就是“有機發光顯示技術”。其原理是在兩電極之間夾上有機發光層，當正負極電子在此有機材料中相遇時就會發光，其組件結構比目前流行的TFT LCD簡單，生產成本只有TFT LCD的三到四成左右。除了生產成本便宜之外，OLED還有許多優勢，比如自身發光的特性，目前LCD都需要背光模塊（在液晶後面加燈管），但OLED通電之後就會自己發光，可以省掉燈管的重量體積及耗電量（燈管耗電量幾乎佔整個液晶屏幕的一半），不僅讓產品厚度只剩兩釐米左右，操作電壓更低到2至10伏特，加上OLED的反應時間（小於10ms）及色彩都比TFT LCD出色，更有可彎曲的特性，讓它的應用範圍極廣。

從最基本的結構來看，OLED是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上製作一層幾十納米厚的有機發光材料作發光層，發光層上方有一層低功函數的金屬電極，構成如三明治的結構。

OLED結構

具體如下：

基板（透明塑料、玻璃、金屬箔）——基層用來支撐整個OLED。

陽極（透明）——陽極在電流流過設備時消除電子（增加電子“空穴”）。

空穴傳輸層——該層由有機材料分子構成，這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。

發光層——該層由有機材料分子（不同於導電層）構成，發光過程在這一層進行。

電子傳輸層——該層由有機材料分子構成，這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。

陰極（可以是透明的，也可以不透明，視OLED類型而定）——當設備內有電流流通時，陰極會將電子注入電路。

OLED是雙注入型發光器件，在外界電壓的驅動下，由電極注入的電子和空穴在發光層中複合形成處於束縛能級的電子空穴對即激子，激子輻射退激發發出光子，產生可見光。為增強電子和空穴的注入和傳輸能力，通常在ITO與發光層之間增加一層空穴傳輸層，在發光層與金屬電極之間增加一層電子傳輸層，從而提高發光性能。其中，空穴由陽極注入，電子由陰極注入。空穴在有機材料的最高佔據分子軌道（HOMO）上跳躍傳輸，電子在有機材料的最低未佔據分子軌道（LUMO）上跳躍傳輸。

OLED的發光過程通常有以下5個基本階段：

載流子注入：在外加電場作用下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機功能層注入。

載流子傳輸：注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發光層遷移。

載流子複合：電子和空穴注入到發光層後，由於庫倫力的作用束縛在一起形成電子空穴對，即激子。

激子遷移：由於電子和空穴傳輸的不平衡，激子的主要形成區域通常不會覆蓋整個發光層，因而會由於濃度梯度產生擴散遷移。

激子輻射退激發出光子：激子輻射躍遷，發出光子，釋放能量。

OLED發光的顏色取決於發光層有機分子的類型，在同一片OLED上放置幾種有機薄膜，就構成彩色顯示器。光的亮度或強度取決於發光材料的性能以及施加電流的大小，對同一OLED，電流越大，光的亮度就越高。

OLED技術發展至今，分類可是多種多樣的，但是它們的結構是類似的，而且比較簡單。發光材料就是夾在中間的蔬菜。每個OLED的顯示單元都能受控制地產生三種不同顏色的光。

按發光材料可分為低分子OLED（日本公司掌握核心技術，更易彩色化）和高分子OLED（由英國CDT公司掌握核心技術）；按照驅動方式，又可以將OLED分為無源驅動OLED（PM-OLED）和有源驅動OLED（AM-OLED）兩種；按基板材料，OLED的襯底材料可分為玻璃、塑料以及金屬薄膜等，塑料和金屬薄膜主要用於製造柔性OLED。

說到錢的問題，OLED生產線投資最貴，其不僅高於CRT、等離子，還高於液晶顯示技術。LG在中國國內投資最大的項目是LGD廣州8.5代液晶面板線，投資金額高達40億美元，但同等規模的OLED生產線投資則可能高達50億美元以上，其貴的原因主要在於生產工藝的難點——OLED技術主要由固體材料構成，而這些材料的塗布必須在液態、溶解態或者汽化態下進行。

然而OLED生產線卻可以由LCD液晶面板生產線改造而來，所以其整體產業投資卻幾乎是最低的。如果一條已經幾乎完善的8.5代LCD生產線轉產OLED面板，投資通常在20億美元多一些，遠低於一條新的8.5代液晶面板線投資。

其次OLED的結構比較簡單，相比液晶要簡單得多。這樣就說明了如果OLED顯示技術一旦大規模應用，必然會在成本上表現出一定的優勢。事實上，OLED顯示技術在理論看來，也可能是目前為止成本最低的顯示器件。

從各種綜合因素來看，理論上OLED產品在量產時，成本是有一定優勢的。當然，目前OLED還是處於初級階段，成本依然相當高。

現狀

OLED面板產業鏈比較複雜，涉及到的零部件、產品多魚龍混雜。OLED產業鏈包括相關設備的製造、上游材料製造、及組裝零部件；中游包括OLED面板的製作和模具組裝；下游包括電腦 顯示器、手機、電視、車載顯示屏等各種應用領域。目前國內的OLED產業鏈主要集中在中游製造環節，絕大部分昂貴的上游設備和原材料尚未實現國產化。隨著國內相關 企業對OLED產業的參與度日趨加深，國內產業鏈也將逐漸成熟，國內的相關企業也將迎來絕佳的發展機會。

Hello，大家好，新一期的《探索“芯”詞典》又和大家見面啦，本欄目將從半導體技術詞彙入手，在介紹概念的同時，也說一說技術背後的故事。

本期的主角是OLED。

文︱編輯部整理

圖︱網絡

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光顯示技術），諧音：歐萊德，像是一種化妝品品牌。在科技領域，這位“歐”先生的故事幾乎每天都在上演。

昨日， LG Display宣稱將向韓國的OLED面板生產線投資3萬億韓元(約合26億美元)。去年被選為蘋果iPhone第二家OLED屏幕供應商之後，LG Display正加大產業投資，而此前iPhone的OLED屏幕一直是被三星獨佔。

中國在該領域的投資消息也不斷曝出，OLED市場的戰火似乎燃燒到了一個新的高度。既然OLED是關注的焦點，那麼大家對OLED真的瞭解嗎？閱讀完本文，相信會對OLED有更深入的認識。

本期《探索“芯”詞典》的主角就是OLED。

誕生

談到OLED，不得不說這一位大牛——美籍華裔科學家鄧青雲博士，他不僅是OLED的發明者，更為OLED顯示技術做出了極大的貢獻，在業界享有很高的聲譽。

鄧青雲博士出生於1947年的香港。在1970年獲英屬哥倫比亞大學化學理學士學位。5年後獲康奈爾大學物理化學博士學位。此後，他在位於紐約羅切斯特的柯達研究實驗室做研究科學家，從事有機半導體材料和電子應用設備開發。

鄧青雲博士

畢業後4年，鄧青雲似乎就迎來了人生顛覆，像是上帝直接給他頒發了獎盃。1979年的某天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的鄧青雲博士在回家的時候發現自己落了東西在實驗室。等他回到實驗室後，發現一塊做實驗用的有機蓄電池在黑暗中閃閃發光！這個意外發現為OLED的誕生拉開了序幕，而鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。

1987年，鄧青雲博士在《應用物理快報》（Appl. Phys. Lett. ）上發表了著名論文《有機場致發光二極管》（Organic Electroluminescent Diodes ），首次報道了基於具有雙層夾心式結構的高亮度、低驅動電壓、高效率的有機發光二極管，在學術界和產業界引起了巨大的轟動。隨後，他的人生便平步青雲。

在2006年，鄧青雲博士因為其在有機發光二極體和異質結有機太陽能電池上取得的開創性的成就被選為美國工程院院士。

2011年，鄧青雲博士與芝加哥大學的斯圖爾特·賴斯教授和卡耐基梅隆大學的克里茲托夫·馬特加茲維斯基教授共同獲得了由沃爾夫基金會頒發的沃爾夫化學獎，這是在化學領域僅次於諾貝爾獎的國際性大獎。

當然，推動OLED技術發展的不僅僅是鄧青雲博士一位。

早在1990年，也就是鄧青雲博士“神作”論文發表的第三年。英國劍橋大學的Burroughes、Friend等人發現導電高分子材料PPV具有良好的電致發旋光性能，併成功的開發出以塗布方式將高分子材料應用在OLED上，製成聚合物OLED器件，即Polymer LED，亦稱為PLED。由於聚合物材料的熱穩定性、柔韌性和機械加工性能都比有機小分子材料優越，並且器件的製作工藝更加簡單，因而聚合物正逐漸成為有機EL領域新的研究熱點。

1992年Heeger等人第一次發明了用塑料作為襯底製備可變性的柔性顯示器，將有機電致發光顯示器最為迷人的一面展現在人們的面前。

PLED

1997年，Forrest等發現磷光電致發光現象，突破了有機電子發光量子效率低於25%的限制。自這時起，OLED技術告別了以基礎科學研究為主的階段，進入了以商業應用為主的時期。

OLED到底是什麼？

OLED的原文是Organic Light Emitting Diode，中文意思就是“有機發光顯示技術”。其原理是在兩電極之間夾上有機發光層，當正負極電子在此有機材料中相遇時就會發光，其組件結構比目前流行的TFT LCD簡單，生產成本只有TFT LCD的三到四成左右。除了生產成本便宜之外，OLED還有許多優勢，比如自身發光的特性，目前LCD都需要背光模塊（在液晶後面加燈管），但OLED通電之後就會自己發光，可以省掉燈管的重量體積及耗電量（燈管耗電量幾乎佔整個液晶屏幕的一半），不僅讓產品厚度只剩兩釐米左右，操作電壓更低到2至10伏特，加上OLED的反應時間（小於10ms）及色彩都比TFT LCD出色，更有可彎曲的特性，讓它的應用範圍極廣。

從最基本的結構來看，OLED是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上製作一層幾十納米厚的有機發光材料作發光層，發光層上方有一層低功函數的金屬電極，構成如三明治的結構。

OLED結構

具體如下：

基板（透明塑料、玻璃、金屬箔）——基層用來支撐整個OLED。

陽極（透明）——陽極在電流流過設備時消除電子（增加電子“空穴”）。

空穴傳輸層——該層由有機材料分子構成，這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。

發光層——該層由有機材料分子（不同於導電層）構成，發光過程在這一層進行。

電子傳輸層——該層由有機材料分子構成，這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。

陰極（可以是透明的，也可以不透明，視OLED類型而定）——當設備內有電流流通時，陰極會將電子注入電路。

OLED是雙注入型發光器件，在外界電壓的驅動下，由電極注入的電子和空穴在發光層中複合形成處於束縛能級的電子空穴對即激子，激子輻射退激發發出光子，產生可見光。為增強電子和空穴的注入和傳輸能力，通常在ITO與發光層之間增加一層空穴傳輸層，在發光層與金屬電極之間增加一層電子傳輸層，從而提高發光性能。其中，空穴由陽極注入，電子由陰極注入。空穴在有機材料的最高佔據分子軌道（HOMO）上跳躍傳輸，電子在有機材料的最低未佔據分子軌道（LUMO）上跳躍傳輸。

OLED的發光過程通常有以下5個基本階段：

載流子注入：在外加電場作用下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機功能層注入。

載流子傳輸：注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發光層遷移。

載流子複合：電子和空穴注入到發光層後，由於庫倫力的作用束縛在一起形成電子空穴對，即激子。

激子遷移：由於電子和空穴傳輸的不平衡，激子的主要形成區域通常不會覆蓋整個發光層，因而會由於濃度梯度產生擴散遷移。

激子輻射退激發出光子：激子輻射躍遷，發出光子，釋放能量。

OLED發光的顏色取決於發光層有機分子的類型，在同一片OLED上放置幾種有機薄膜，就構成彩色顯示器。光的亮度或強度取決於發光材料的性能以及施加電流的大小，對同一OLED，電流越大，光的亮度就越高。

OLED技術發展至今，分類可是多種多樣的，但是它們的結構是類似的，而且比較簡單。發光材料就是夾在中間的蔬菜。每個OLED的顯示單元都能受控制地產生三種不同顏色的光。

按發光材料可分為低分子OLED（日本公司掌握核心技術，更易彩色化）和高分子OLED（由英國CDT公司掌握核心技術）；按照驅動方式，又可以將OLED分為無源驅動OLED（PM-OLED）和有源驅動OLED（AM-OLED）兩種；按基板材料，OLED的襯底材料可分為玻璃、塑料以及金屬薄膜等，塑料和金屬薄膜主要用於製造柔性OLED。

說到錢的問題，OLED生產線投資最貴，其不僅高於CRT、等離子，還高於液晶顯示技術。LG在中國國內投資最大的項目是LGD廣州8.5代液晶面板線，投資金額高達40億美元，但同等規模的OLED生產線投資則可能高達50億美元以上，其貴的原因主要在於生產工藝的難點——OLED技術主要由固體材料構成，而這些材料的塗布必須在液態、溶解態或者汽化態下進行。

然而OLED生產線卻可以由LCD液晶面板生產線改造而來，所以其整體產業投資卻幾乎是最低的。如果一條已經幾乎完善的8.5代LCD生產線轉產OLED面板，投資通常在20億美元多一些，遠低於一條新的8.5代液晶面板線投資。

其次OLED的結構比較簡單，相比液晶要簡單得多。這樣就說明了如果OLED顯示技術一旦大規模應用，必然會在成本上表現出一定的優勢。事實上，OLED顯示技術在理論看來，也可能是目前為止成本最低的顯示器件。

從各種綜合因素來看，理論上OLED產品在量產時，成本是有一定優勢的。當然，目前OLED還是處於初級階段，成本依然相當高。

現狀

OLED面板產業鏈比較複雜，涉及到的零部件、產品多魚龍混雜。OLED產業鏈包括相關設備的製造、上游材料製造、及組裝零部件；中游包括OLED面板的製作和模具組裝；下游包括電腦 顯示器、手機、電視、車載顯示屏等各種應用領域。目前國內的OLED產業鏈主要集中在中游製造環節，絕大部分昂貴的上游設備和原材料尚未實現國產化。隨著國內相關 企業對OLED產業的參與度日趨加深，國內產業鏈也將逐漸成熟，國內的相關企業也將迎來絕佳的發展機會。

長遠來看OLED應用前景廣闊，市場增長強勁，在主流的顯示面板技術中,OLED是繼CRT、LCD之後的第三代顯示技術,目市場正處在快 速發展的時期。在下游應用方面，OLED屏幕率先在智能手機、智能手錶、VR等小尺寸領域發力。相比LCD屏幕，OLED屏幕具有纖薄、柔性、色彩豐富等特點，應用範圍廣泛。

OLED產業目前處於高速發展期，市場前途光明，未來隨著技術的進步，OLED屏幕有望滲透進各種應用領域。根據DSCC的測算，2018年全球OLED產業的收入達到了265億美元，應用範圍以智能手機屏幕為主，在電視、智能手錶等領域內也有應用；到2022年，全球OLED產業的收入將達到489億美元，複合年增長率為16%，顯示器、筆記本電腦屏幕、汽車屏幕等領域也將成為OLED面板市場新的增長點。

Hello，大家好，新一期的《探索“芯”詞典》又和大家見面啦，本欄目將從半導體技術詞彙入手，在介紹概念的同時，也說一說技術背後的故事。

本期的主角是OLED。

文︱編輯部整理

圖︱網絡

OLED（Organic Light Emitting Diode，有機發光顯示技術），諧音：歐萊德，像是一種化妝品品牌。在科技領域，這位“歐”先生的故事幾乎每天都在上演。

昨日， LG Display宣稱將向韓國的OLED面板生產線投資3萬億韓元(約合26億美元)。去年被選為蘋果iPhone第二家OLED屏幕供應商之後，LG Display正加大產業投資，而此前iPhone的OLED屏幕一直是被三星獨佔。

中國在該領域的投資消息也不斷曝出，OLED市場的戰火似乎燃燒到了一個新的高度。既然OLED是關注的焦點，那麼大家對OLED真的瞭解嗎？閱讀完本文，相信會對OLED有更深入的認識。

本期《探索“芯”詞典》的主角就是OLED。

誕生

談到OLED，不得不說這一位大牛——美籍華裔科學家鄧青雲博士，他不僅是OLED的發明者，更為OLED顯示技術做出了極大的貢獻，在業界享有很高的聲譽。

鄧青雲博士出生於1947年的香港。在1970年獲英屬哥倫比亞大學化學理學士學位。5年後獲康奈爾大學物理化學博士學位。此後，他在位於紐約羅切斯特的柯達研究實驗室做研究科學家，從事有機半導體材料和電子應用設備開發。

鄧青雲博士

畢業後4年，鄧青雲似乎就迎來了人生顛覆，像是上帝直接給他頒發了獎盃。1979年的某天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的鄧青雲博士在回家的時候發現自己落了東西在實驗室。等他回到實驗室後，發現一塊做實驗用的有機蓄電池在黑暗中閃閃發光！這個意外發現為OLED的誕生拉開了序幕，而鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。

1987年，鄧青雲博士在《應用物理快報》（Appl. Phys. Lett. ）上發表了著名論文《有機場致發光二極管》（Organic Electroluminescent Diodes ），首次報道了基於具有雙層夾心式結構的高亮度、低驅動電壓、高效率的有機發光二極管，在學術界和產業界引起了巨大的轟動。隨後，他的人生便平步青雲。

在2006年，鄧青雲博士因為其在有機發光二極體和異質結有機太陽能電池上取得的開創性的成就被選為美國工程院院士。

2011年，鄧青雲博士與芝加哥大學的斯圖爾特·賴斯教授和卡耐基梅隆大學的克里茲托夫·馬特加茲維斯基教授共同獲得了由沃爾夫基金會頒發的沃爾夫化學獎，這是在化學領域僅次於諾貝爾獎的國際性大獎。

當然，推動OLED技術發展的不僅僅是鄧青雲博士一位。

早在1990年，也就是鄧青雲博士“神作”論文發表的第三年。英國劍橋大學的Burroughes、Friend等人發現導電高分子材料PPV具有良好的電致發旋光性能，併成功的開發出以塗布方式將高分子材料應用在OLED上，製成聚合物OLED器件，即Polymer LED，亦稱為PLED。由於聚合物材料的熱穩定性、柔韌性和機械加工性能都比有機小分子材料優越，並且器件的製作工藝更加簡單，因而聚合物正逐漸成為有機EL領域新的研究熱點。

1992年Heeger等人第一次發明了用塑料作為襯底製備可變性的柔性顯示器，將有機電致發光顯示器最為迷人的一面展現在人們的面前。

PLED

1997年，Forrest等發現磷光電致發光現象，突破了有機電子發光量子效率低於25%的限制。自這時起，OLED技術告別了以基礎科學研究為主的階段，進入了以商業應用為主的時期。

OLED到底是什麼？

OLED的原文是Organic Light Emitting Diode，中文意思就是“有機發光顯示技術”。其原理是在兩電極之間夾上有機發光層，當正負極電子在此有機材料中相遇時就會發光，其組件結構比目前流行的TFT LCD簡單，生產成本只有TFT LCD的三到四成左右。除了生產成本便宜之外，OLED還有許多優勢，比如自身發光的特性，目前LCD都需要背光模塊（在液晶後面加燈管），但OLED通電之後就會自己發光，可以省掉燈管的重量體積及耗電量（燈管耗電量幾乎佔整個液晶屏幕的一半），不僅讓產品厚度只剩兩釐米左右，操作電壓更低到2至10伏特，加上OLED的反應時間（小於10ms）及色彩都比TFT LCD出色，更有可彎曲的特性，讓它的應用範圍極廣。

從最基本的結構來看，OLED是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上製作一層幾十納米厚的有機發光材料作發光層，發光層上方有一層低功函數的金屬電極，構成如三明治的結構。

OLED結構

具體如下：

基板（透明塑料、玻璃、金屬箔）——基層用來支撐整個OLED。

陽極（透明）——陽極在電流流過設備時消除電子（增加電子“空穴”）。

空穴傳輸層——該層由有機材料分子構成，這些分子傳輸由陽極而來的“空穴”。

發光層——該層由有機材料分子（不同於導電層）構成，發光過程在這一層進行。

電子傳輸層——該層由有機材料分子構成，這些分子傳輸由陰極而來的“電子”。

陰極（可以是透明的，也可以不透明，視OLED類型而定）——當設備內有電流流通時，陰極會將電子注入電路。

OLED是雙注入型發光器件，在外界電壓的驅動下，由電極注入的電子和空穴在發光層中複合形成處於束縛能級的電子空穴對即激子，激子輻射退激發發出光子，產生可見光。為增強電子和空穴的注入和傳輸能力，通常在ITO與發光層之間增加一層空穴傳輸層，在發光層與金屬電極之間增加一層電子傳輸層，從而提高發光性能。其中，空穴由陽極注入，電子由陰極注入。空穴在有機材料的最高佔據分子軌道（HOMO）上跳躍傳輸，電子在有機材料的最低未佔據分子軌道（LUMO）上跳躍傳輸。

OLED的發光過程通常有以下5個基本階段：

載流子注入：在外加電場作用下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機功能層注入。

載流子傳輸：注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發光層遷移。

載流子複合：電子和空穴注入到發光層後，由於庫倫力的作用束縛在一起形成電子空穴對，即激子。

激子遷移：由於電子和空穴傳輸的不平衡，激子的主要形成區域通常不會覆蓋整個發光層，因而會由於濃度梯度產生擴散遷移。

激子輻射退激發出光子：激子輻射躍遷，發出光子，釋放能量。

OLED發光的顏色取決於發光層有機分子的類型，在同一片OLED上放置幾種有機薄膜，就構成彩色顯示器。光的亮度或強度取決於發光材料的性能以及施加電流的大小，對同一OLED，電流越大，光的亮度就越高。

OLED技術發展至今，分類可是多種多樣的，但是它們的結構是類似的，而且比較簡單。發光材料就是夾在中間的蔬菜。每個OLED的顯示單元都能受控制地產生三種不同顏色的光。

按發光材料可分為低分子OLED（日本公司掌握核心技術，更易彩色化）和高分子OLED（由英國CDT公司掌握核心技術）；按照驅動方式，又可以將OLED分為無源驅動OLED（PM-OLED）和有源驅動OLED（AM-OLED）兩種；按基板材料，OLED的襯底材料可分為玻璃、塑料以及金屬薄膜等，塑料和金屬薄膜主要用於製造柔性OLED。

說到錢的問題，OLED生產線投資最貴，其不僅高於CRT、等離子，還高於液晶顯示技術。LG在中國國內投資最大的項目是LGD廣州8.5代液晶面板線，投資金額高達40億美元，但同等規模的OLED生產線投資則可能高達50億美元以上，其貴的原因主要在於生產工藝的難點——OLED技術主要由固體材料構成，而這些材料的塗布必須在液態、溶解態或者汽化態下進行。

然而OLED生產線卻可以由LCD液晶面板生產線改造而來，所以其整體產業投資卻幾乎是最低的。如果一條已經幾乎完善的8.5代LCD生產線轉產OLED面板，投資通常在20億美元多一些，遠低於一條新的8.5代液晶面板線投資。

其次OLED的結構比較簡單，相比液晶要簡單得多。這樣就說明了如果OLED顯示技術一旦大規模應用，必然會在成本上表現出一定的優勢。事實上，OLED顯示技術在理論看來，也可能是目前為止成本最低的顯示器件。

從各種綜合因素來看，理論上OLED產品在量產時，成本是有一定優勢的。當然，目前OLED還是處於初級階段，成本依然相當高。

現狀

OLED面板產業鏈比較複雜，涉及到的零部件、產品多魚龍混雜。OLED產業鏈包括相關設備的製造、上游材料製造、及組裝零部件；中游包括OLED面板的製作和模具組裝；下游包括電腦 顯示器、手機、電視、車載顯示屏等各種應用領域。目前國內的OLED產業鏈主要集中在中游製造環節，絕大部分昂貴的上游設備和原材料尚未實現國產化。隨著國內相關 企業對OLED產業的參與度日趨加深，國內產業鏈也將逐漸成熟，國內的相關企業也將迎來絕佳的發展機會。

長遠來看OLED應用前景廣闊，市場增長強勁，在主流的顯示面板技術中,OLED是繼CRT、LCD之後的第三代顯示技術,目市場正處在快 速發展的時期。在下游應用方面，OLED屏幕率先在智能手機、智能手錶、VR等小尺寸領域發力。相比LCD屏幕，OLED屏幕具有纖薄、柔性、色彩豐富等特點，應用範圍廣泛。

OLED產業目前處於高速發展期，市場前途光明，未來隨著技術的進步，OLED屏幕有望滲透進各種應用領域。根據DSCC的測算，2018年全球OLED產業的收入達到了265億美元，應用範圍以智能手機屏幕為主，在電視、智能手錶等領域內也有應用；到2022年，全球OLED產業的收入將達到489億美元，複合年增長率為16%，顯示器、筆記本電腦屏幕、汽車屏幕等領域也將成為OLED面板市場新的增長點。

來源：HIS Markit

在國內廠商搶佔LCD面板製造市場的背景下，韓國企業轉而發展OLED面板，經過多年的積累，韓國在OLED產業具有絕對的領軍地位。從IHS Markit統計的數據來看，在智能手機中應用的OLED屏市場，尤其是柔性OLED市場，三星一家獨大。2017年，三星OLED屏出貨量4.22億片，其中柔性OLED出貨量為1.5億片。相比之下，國內廠商維信諾在2017年只有330萬片的出貨量，京東方、深天馬出貨不到100萬片。

中國是全球最大的消費類電子產品市場，因此對OLED屏幕市場需求巨大，同時國家也在積極扶持OLED產業的發展。在政策的扶持和巨大市場需求的背景下，國內京東方、華星光電、維信諾等廠家開始加大對OLED產業的投入。據萬聯證券今年3月份統計的數據顯示，國內目前在建產線的 總投資額為3285億元，新建產能將在2019-2021年逐漸釋放。根據IHS Markit的預測，2018-2020年我國新增的OLED產量將遠超日韓兩國，隨著中國企業對OLED產業的深度 參與，到2022年中國OLED手機屏幕的生產能力將上升到全球產能的34%，未來中國的OLED產業有望複製LCD的道路，在全球市場上佔據重要地位。

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