在眾多的平面顯示技術中，用比較簡單的方法來分類的話，可分成「非自發光」及「自發光」兩類，像目前生產技術較成熟的液晶顯示器，就屬于「非自發光」的平面顯示技術，但液晶顯示器需要靠背光模塊來發光，能源消耗比較大，這也是它受人詬病的地方。因此，不需要靠背光模塊，就能顯像的「自發光」顯示技術，便成為顯示產業極力開發的重點技術， 其中又以「有機發光二極管」（OLED ，Organic Light Emitting Diode）最受青睞。

發展沿革

OLED 屬于EL（電激發光組件 ）領域，為自發光顯示技術的一種， 其主要是施加電流，將載子注入具發光特性的半導體組件，以達到發光效果的新興顯示技術。而EL依其采用之發光特性的半導體組件， 是屬于有機化合物材料或是無機化合物材料， 又可分為有機EL（Organic EL）及無機EL（Inorganic EL） 。其中有機 EL 又稱為 OLED ，是目前發展顯示器進度較快的一類，一般認為有機 EL 顯示器具有分辨率、使用壽命方面的優勢，而無機 EL 顯示器則是在色彩方面表現較佳。

此種有機 EL 顯示技術起源于 1963 年 Pope 、Kallmann 將高壓電流外加 Anthracene分子之單晶所產生之發光現象。到了 1987 年， Kodak 實驗室采用蒸鍍方式，制作出含電子電洞傳遞層之有機薄膜組件，該組件具有 1%的外部量子效率 （亮度為 1000cd/m），在特性獲得大幅改善的情形下而備受矚目。而另一方面，劍橋大學利用分子聚合物（polymer） 作為 OLED 發光材料，此組件發黃綠光，量子效率為 0.05% 。由于頗具發展潛力，故另成立 CDT（Cambridge Display Technology） ，其所開發之 OLED 相關技術又被稱為 PLED 。

近幾年來，投入 OLED 組件研發之廠商數目愈來愈多，研發速度發展相當快速，1993 年 Pioneer 對外宣布開發出 10 萬 cd/m2 的高亮度綠光面板，外部量子效率達到3.8% 。1995 年出光興產開發成功的 16*16 畫素產品，以及 TDK 小型全彩面板的成果發表會， 同年高分子有機電激發光組件也展示了小型面板成果發表會， 其產業發展之速度另人側目。探討主要原因，應和其本身特性有極大的關聯性。若歸納其特性，應可分為以下幾點：

1.OLED 制程中不需要長晶及晶粒制造的程序，而是大面積的涂布制程，故制作過程較為容易，投資金額遠較 TFT-LCD 為低 （背光源 +彩色濾光片占 TFT-LCD 成本的 1/4，OLED 不需背光源，故成本較低 ）。

2.OLED 適合耐震性高，溫度變化范圍大 （Wide Temperature Ranges） 的地方使用，例如汽車及工業用顯示器，并具備可撓曲性 （高分子優于小分子 ）。

3.視角達 170 度以上， 且反應速度亦優于 TFT-LCD 、STN-LCD ，故在動作畫面的呈現上表現較優。

4.OLED 不需背光源，故面板厚度較薄可至 2mm（Thickness） ，另外低電壓驅動 （LowVoltage ，出光之 5 吋試做樣品耗電量僅 4W） 加上發光效率佳 （Pioneer 曾發窗體色OLED 產品為 16lm/W） ，未來相當適合大尺寸的發展方向。

OLED 發光原理及構造

OLED 在發光原理及顯示器驅動方式等皆與 LED 十分相似，主要利用電流使電子及電洞分別由正、 負極出發，并注入兩個電極間 （陽極為 ITO 導電玻璃模、 陰極則有 Mg 、Al、 Li 等金屬 ）的有機薄膜區因相遇而產生發光現象 （發光的顏色取決于有機發光層的材料）。該有機薄膜區包括電子傳遞層、有機發光層、電洞傳遞層、電洞注入層。 「電洞傳遞層」是部分廠商為增加有效率的發光現象而增設，負極與發光層間增加的「電子傳遞層」是為了增加有機材料發光亮度與量子效率，以及降低起動電壓。

圖一、有機發光二極管的內部主要構造

有機電激發光組件依其所使用的有機薄膜材料，大致可分為兩類，小分子組件（molecule-based device） 及高分子組件 （polymer-based device ） 。小分子組件是以染料及顏料為材料，分子量一般約在數百，而高分子組件則以共軛高分子為材料，分子量則高達數萬至數百萬之間。其中小分子有機電激發光組件被稱為 OLED ，高分子有機電激發光組件則是被稱為 PLED 。

表一、小分子組件及高分子組件特性比較

上述兩類系統各有其優缺點， OLED 是以低分子量的染料及顏料為材料，主要技術是采用真空蒸鍍，將有機化學材料蒸鍍在玻璃上，因其容易彩色化、蒸鍍全自動制程技術成熟，且與材料的合成和純化較為容易，故投入的廠商較多。

而在 PLED 方面，是以共軛高分子為材料，制程則是采涂布技術，涂上有機化學物質，因此材料是否能穩定取得，是最大的關鍵技術， PLED 在制程上類似于半導體的制程，所以量產能力較 OLED 具優勢，若 PLED 良率達穩定的程度，將能大幅在成本上取得優勢。

全彩化及驅動方式

有機電激發光平面顯示器可分為單色、 多彩及全彩等種類， 多彩主要由數個單色顯示區域組合而成， 每個區域其實仍是單色。 全彩顯示器就目前 OLED 技術而言仍十分困難，但唯有發展出全彩顯示器 （大型化 ）才能和 LCD 一較長短的情況下， 是各家投入廠商不得不朝向的努力目標。

OLED 的驅動方式可分為被動矩陣 （Passive Matrix ，PMOLED） 及主動矩陣 （ActiveMatrix ，AMOLED） 兩種方式。 由于采取被動式 OLED 架構較為簡單 （主動式 OLED 架構需使用低溫多晶硅技術 ），同時生產成本相對較低，故商品化腳步較快 （發展尺寸多在5吋以下 ），應用產品初期仍以手機占最大比重 （參照圖二）。不過，主動式 OLED 架構具備低耗電、高分辨率的潛在優勢，未來可開發適用于大尺寸 （電荷在 Poly-si TFT 移動速度較快，較易獲得一致性的驅動，此種需求對大尺寸面板尤其重要 ）或強調性能差距化的產品（預計 2002 年有商品化產品推出）。除此之外，對OLED 而言，整流性亦相當重要，主動式 OLED 架構的各 Pixel 是使用獨立的 TFT 電路驅動，因整流性較被動式 OLED架構為佳，故較不易發生漏電現象。

圖二、被動式 OLED 應用市場分析

目前在 OLED 全彩顯示器技術方面， 計有光色轉換法、 彩色濾光薄膜法、 獨立發光材料法等三種， 因 OLED 全彩顯示器技術仍在發展當中， 故上述三種方法并非最終解決技術。光色轉換法 （Blue OLED With CCM array） 主要是利用籃光為發光源，經由光色轉換薄膜將光色轉換成紅綠籃三色光，籃光發光材料雖不需制造對應 pixel 圖形，但光色轉換薄膜需要制作對應 pixel 圖形，此種方法轉換率是重要關鍵 （出光興產可至 30%），出光興產具相關技術專利權， 此種方法之發光效率雖優于彩色濾光薄膜法， 但卻不及三色獨立發光材料法。彩色濾光薄膜法 （White OLED with color filter arrays） 是以白色為背光源材料，透過類似 LCD 之彩色濾光片來達到全彩效果，此種全彩方法的最大優點是可直接應用 LCD 之彩色濾光片，其技術重要關鍵在于白色光源的純度 （也是目前最大瓶頸所在）及彩色濾光薄膜的成本，以TDK 為主要參與廠商。

三色獨立發光材料法 （Blue & Green & Red EL） 是將三種發光材料分別精密涂裝于畫素中，小分子發光材料是采取熱蒸鍍搭配金屬的技術 （metal mask） ，高分子發光材料則是使用旋轉涂布 （Spin Coating） 或噴墨印刷 （Ink Jet Printing） 的方式。投入此法的廠商有Pioneer 、NEC 、Sanyo 、Toshiba 、Universal Display 、Seiko-Epson 等。整體而言，此種方法的問題點以小分子發光材料而言， 所面對的最大瓶頸在于紅色材料純度、 壽命等問題，而高分子 OLED 則存在 RGB 定位的問題。此外， mask 有其尺寸上的限制，是未來 OLED 尺寸朝向大型化發展， 所必須解決的重要問題點。 另外在精細度方面， 此種方法略遜于其它兩種方法， 但發光效率較優， 故仍是目前最常被廠商采用的主流方法。

廠商投入狀況

在上述兩大材料體系小分子有機電激發光組件 （OLED） 及高分子有機電激發光組件中（PLED），目前在小分子組件技術方面由日本廠商 （Sanyo 、Pioneer） 及 Kodak 所掌握。而在高分子組件技術方面，已有 Philips 、Unax 自 CDT 移轉技術。

2 年前由于 Kodak 擔心 PLED 未來開發速度超越 OLED ，對于專利權問題一改過去保守態度， 目前已授權包括東北先鋒 （Pioneer） 、日本精機 （Nippon Seiko） 、三洋（Sanyo）、TDK 、日本羅沐（Rohm ，日前剛獲得授權）、東元激光、錸寶、及一家美國業者共計全球8 家業者投入 OLED 研發生產。而 Pioneer 在獲得 Kodak 授權后開始加速研發 OLED ，目前已有被動式多彩汽車音響面板產品，去年亦接獲 Motorola 手機面板 （被動式）訂單，而各國際大廠也陸續推出不少相關產品。

在國內廠商方面， 技術平均約落后日本廠商三年水準。 目前在臺面上正式對外宣布者包括錸寶、東元激光、光磊、悠景科技及翰立光電（PLED）等廠商。其中錸寶動作較快，已有小量產品出貨外， 東元激光最近剛與美國尹士曼柯達 （Eastman Kodak） 簽約獲得授權。光磊則對外宣布與工研院材料所合作開發出 2.5 吋及 3.3 吋 OLED 面板。以工研院團隊為核心的悠景科技，因自行擁有材料純化、蒸鍍、封裝、測試等技術，故較無相關專利技術授權問題。 目前基板尺寸 100 毫米 *100 毫米的 OLED 試產線（最大可調整至200 毫米*200 毫米）已經架設完成， 并有少量樣品試產， 預計明年可望進行小量量產。翰立光電則和英國 CDT 簽約，且設立一條生產線，小量生產 PLED 中。

結論

隨著科技迅速發展，輕、薄、高畫質的平面顯示器將成為顯示器的主流。目前顯示器仍以技術最成熟的液晶顯示器為主，但由于有機發光二極管平面顯示器具有自然光、廣視角、 制程簡易及對溫度較穩定等優點， 未來 OLED 非常有機會， 成為下一世代中小型顯示器的主流。