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邓青云编辑本段回目录

  邓青云博士1947年出生于香港,于1970年在英属哥伦比亚大学得到化学理学士学位,于1975年在康奈尔大学获得物理化学博士学位。此后,他成为位于纽约罗切斯特的柯达研究实验室的一名研究科学家,并开始了他从事有机半导体材料和电子应用设备开发的职业生涯。2006年,邓青云博士因为其在有机发光二极体和异质结有机太阳能电池上取得的开创性的成就被选为美国工程院院士。 同年,他被罗切斯特大学聘请为Doris Johns Cherry教授,现为罗切斯特大学化学工程系,化学系和物理天文学系教授。
 
  邓博士在异质结有机太阳能电池方面取得了许多基础研究成果,他发现了有机发光二极体(OLED),并在发展OLED显示技术方面做出了巨大的贡献,得到业界广泛的承认。目前,邓博士是柯达OLED研究团队的一位领导者,负责OLED及相关技术的高级研发工作。
  邓博士是早在1979年就发现了OLED。那是1979年的某一天晚上,邓博士在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室,于是就返回实验室。他发现在黑暗中有一个亮亮的东西,原来是一个作实验用的有机蓄电池在发光。由此展开了对OLED的研究。
  1987年,邓青云和Vanslyke 采用了超薄膜技术,用透明导电膜作阳极,AlQ3作发光层,三共胺作空穴传输层,Mg/Ag 合金作负极,制成了双层有机电致发光显示器件。
  1990 年,Burroughes 等人发现了以共轭高分子的PPV 的发光层的OLED,从此在全世界范围内掀起了OLED 研究的热潮。邓博士也因此被称为“OLED之父”。
  OLED(有机发光二极体)是一项基于有机薄膜(作为电激发光体)的自有光源显示屏技术,其能源需求非常低。与液晶相比,具有众多的优点。如超薄-厚度只有1毫米左右;超轻;广视角;自发光-不需要背景光源;刷新速度快-是液晶的1000倍;高清晰;低能耗;低温特性优点-零下40度下性能依然良好;制造成本低;可以实现柔性显示(即屏幕可以卷曲)等,被认为是显示技术的未来。
 
  OLED具有广阔的应用前景,主要领域包括:商业领域如POS机和ATM机,复印机,游戏机等;通讯领域如手机,移动网络终端等;计算机领域如PDA, 商用和家用计算机等;消费类电子产品如音响设备,数码相机,便携式DVD;工业应用领域如仪器仪表等;和交通领域如GPS,飞机仪表等。
  邓博士是柯达研究员,美国物理学会的成员和信息显示学会的成员。他获得柯达杰出发明家的称号,并获得过柯达和信息显示学会、美国化学学会和罗切斯特知识产权法协会的多个奖项。他在太阳能电池、静电照相和OLED方面拥有50项美国专利,并发表过60多篇学术论文。邓博士还是多个顾问委员会的成员。
  邓博士出生于香港元朗,凭借个人的天赋和勤奋,取得了目前的成就。邓博士已婚,育有一儿一女。他的太太是纽约罗彻斯特理工学院的教授。邓博士个子不高,但是网球打得非常好。他爱好阅读。

邓青云:让你享受更多彩、逼真的视觉盛宴编辑本段回目录

你是否想过拥有这样一个屏幕:如同膜一样的薄,可以随意卷曲、折叠,携带方便,观看起来无视角限制。也许你会惊讶:“哦,这真是太好了!”如今,这种屏幕已经离我们的生活越来越近,而这一切都要归功于一项先进的、正在崛起的屏幕技术——OLED技术。

OLED显示屏被誉为“未来屏幕的主导者”,它将使我们的生活和工作更方便、更舒适。提到OLED技术,就不得不提起一个人,它的发明者,被称为“OLED之父”的美籍华裔科学家邓青云博士(Dr. Ching W Tang)。

意外的收获

X射线的意外发现成为人们津津乐道的故事:1895年11月8日的深夜,伦琴教授在德国沃兹堡大学的实验室里完成工作后便离开了实验室。走出没多远,伦琴教授突然想起阴极射线管的电源还没有关。于是,他又走了回去。推开实验室大门的瞬间,伦琴教授简直惊呆了:在黑暗中,一条板凳正发出绿色的荧光!他切断电源,荧光消失了;再接通电源,荧光又出现了。正是由于这个意外的发现使伦琴教授开始研究这一现象。最终,我们所熟知的X射线诞生了。

无独有偶,相似的经历在八十四年后,发生在了邓青云博士身上。邓青云在1975年加入柯达公司从事研究工作。1979年的一天晚上,邓青云一个人走在回家的路上。“哦,瞧我这记性。”他拍了拍自己的脑袋,“我居然把这么重要的一样东西落在实验室里了。”于是,邓青云转身跑回实验室。进入实验室,他惊奇地发现一块做实验用的有机电池在黑暗中闪闪发光。从此,邓青云教授便开始了这项研究,这也为“有机电致发光二极管(OLED)”技术的诞生拉开了序幕。

邓青云在他同事的帮助下,经过近10年的不断研究与探索,1987年,成功地研发出了第一批OLED器件,并获得了专利。

这项研究成果给显示屏的研制带来了革命性的变化:一方面,OLED器件的核心层厚度很薄,单个像素尺寸相当小,且具有很大的“减肥”潜力,不仅适合做超薄的屏幕,还非常适合应用在微显示设备中;另一方面,OLED几乎没有视角问题,在很大的角度内观看,显示画面不会失真。同时,从能量角度考量,OLED器件具有自发光性,相比较LCD(液晶显示器),耗电量要少30%。正因为这些优点,OLED技术被认为是显示器最新的“第三代技术”,并被预计将会取代CRT显示器和LCD显示器。

成长的阻碍

研发出了这项技术,邓青云并没有松懈下来。他看到了OLED显示屏的市场前景,但他也很清楚:从一项独立的技术到真正走向市场还需要一个漫长的过程。在之后的10多年里,邓青云对OLED技术进行不断地改进,并尝试将OLED的双层结构增加为六层结构。在他的努力下,OLED显示屏逐步进入了实用阶段 。

1997年,Pioneer公司首度将OLED制成收音机的小显示器,使OLED技术真正实现商品化。但一直到21世纪,全球的高科技厂商才纷纷投入OLED的量产中。2003年,邓青云所在的柯达公司终于推出了第一款OLED数码相机LS633。

然而,一切并没有料想的那样顺利。OLED这个先进的技术在与LCD等老技术抢夺市场的战役中败下阵来。身为OLED之父的邓青云心里自然不是滋味。但是优秀的科学家总有着不畏失败的探索精神,这一点在邓青云身上展露无遗。

“尽管目前有许多MP3音乐播放器使用OLED显示器,但其他手持电子设备产品几乎没有使用OLED显示器。”邓青云思索着,“这是为什么呢?”

对!是成本!邓青云经过调查发现:MP3播放器使用的是比LCD更便宜、简单的被动矩阵OLED显示器,而其他的手持设备则需要性能更高的主动矩阵显示器。虽然对于这些应用而言,OLED的性能要远高于LCD,但OLED高昂的成本却成了一块拦路石。邓青云指出:“目前全彩色OLED的成本十分高昂,因为它是一项新技术。如果成本不高的话,我想所有的手持设备都会使用OLED。”

的确,OLED的优点是公认的。业内人士相信:随着工艺的成熟和各厂商对OLED生产线投入的增加,其制造成本将会迅速下降。虽然在短时间内要追上LCD有一定的难度,但从长远看,因为OLED屏幕没有背光源、没有特殊的偏振膜,器件数量远远小于LCD,降低成本的潜力很大。

当然,成本这个因素是很多新技术发展的阻碍,但肯定不是唯一的问题。不可否认,OLED显示屏成本的降低将会对小型显示器市场具有相当大的吸引力,但是,对于大型显示器市场来说,由于LCD的市场已经经过长时间的发展相对成熟,并且大部分厂商已经在LCD的生产线上投入巨额资金。因而,一时间要想全面改革确实不是容易的事情。

同时,OLED毕竟是新发展起来的技术,它还面临着许多技术难题,其中最主要的就是寿命短的问题。目前流行的手机等应用对显示屏材料的工作寿命要求不高,而电视应用则截然不同,这一要求曾经使OLED材料与电视等大型显示器应用擦肩而过。邓青云也清楚地认识到这一点,于是,他开始研究如何攻克这一难题。如今,OLED材料得寿命已经有了很大提升,并被投入大型屏幕的应用中。

关注中国

由于对OLED产业做出的巨大贡献,邓青云被授予了“柯达杰出发明家”的称号,以及由柯达公司、信息显示学会、罗切斯特知识产权法协会颁发的多个奖项。邓青云成就辉煌,而他的心里一直关注着一件事——中国显示屏产业的发展。

2002年12月,邓青云访问清华大学,并为来自北京各界关心OLED技术的人士作了题为“有机发光显示器——从发现到商业化”的演讲。在那之后,邓青云不畏旅途的辛劳,实地访问了部分进行OLED技术研发的公司和科研机构,了解中国OLED显示领域的发展情况。

在这次中国之行中,邓青云感到很欣慰,他看到了中国同行在OLED显示领域取得的成就,他高兴地说道:“中国所拥有的众多高素质的人才、颇具竞争力的原材料和人力成本,使得中国OLED的研发和生产具备巨大的优势。”

的确,正如邓青云所说的那样,中国在OLED领域具有很大的潜力,而这不仅仅表现在人力资源优势上。

由于中国进入CRT和LCD领域比较晚,因而缺乏核心技术,这导致企业竞争能力不足,只能依靠低廉劳动力及强大的代工能力等方式参与产业链上利润较低的组装环节。而OLED的出现,为中国相关产业提供了一个难得的发展机遇。

如今,OLED作为下一代平面显示技术,已经逐渐引起国内众多企业的投资兴趣,我国相关企业积极进行OLED的规划、招商、研发和试产。同时,我国的部分OLED专利技术已处于世界领先地位,有些企业也拥有驱动设计、材料合成和提纯以及生产流程等全面的技术与经验。另外,作为电子产品的消费大国,其需求之大让OLED产业的未来市场前景广阔。

有市场基础,有政府支持,有技术依托,有人力优势,我们不难体会到邓青云在那次中国之行中的兴奋和希望。

邓青云为OLED的发展付出了很多心血。虽然目前,OLED产业还没有大范围发展起来,但它具有的巨大优势预示着未来广阔的市场。只要成本降低,并解决了寿命短等技术问题,相信很快,OLED显示技术将成为市场的主力军,众厂商角力的焦点。

邓青云博士

1947年 出生于香港。

1970年 在英属哥伦比亚大学得到化学理学士学位,1975年在康奈尔大学获得物理化学博士学位。

1975年 进入位于纽约州罗切斯特市的柯达研究实验室,成为一名研究科学家,开始了他从事有机半导体材料和电子应用设备开发的职业生涯。

邓青云是柯达研究员,美国物理学会的成员和信息显示学会的成员。他获得柯达杰出发明家的称号,并多次获得过柯达和信息显示学会、美国化学学会和罗切斯特知识产权法协会颁发的奖项。

OLED大型显示器市场争夺战愈演愈烈

如今,面对OLED大型显示器这块还不成熟的市场,日韩的大企业已开始发动进攻,争夺战愈演愈烈,市场竞争格局基本形成。

去年年底索尼就已经推出了一款厚度仅3毫米的11英寸OLED电视,同时,索尼表示其已具有生产27英寸OLED电视的能力,并计划未来几年开发出40英寸OLED面板。松下总裁于今年1月份表示,松下正在计划推出大屏幕OLED电视机。日本希望在这块新兴的市场上夺得主动,占领市场,但韩国企业也丝毫不甘落后。目前三星已开发出了多款规格的OLED电视,同时,三星表示将在今年年底前量产用于笔记本电脑的14英寸OLED面板。三星高调宣称将在2009年实现OLED大屏幕电视的量产,而韩国另一巨头LG公司也有类似表示。看来,日韩各大厂商很看好这块市场,而在这场战争中,谁能走到最后,赢得胜利,让我们试目以待。


OLED之父:一年后手机屏幕可弯曲折叠编辑本段回目录

  OLED之父邓青云在上海大学演讲时预测——

  一年后,手机屏幕可弯曲折叠

  “再过一年,你将看到屏幕可以弯曲、折叠的手机;再过3-4年,像纸一样薄的电视机屏幕将‘贴’在墙上。”OLED之父、美国工程院院士邓青云前天在上海大学演讲时,描绘了未来电子产品的美妙之处,而这要归功于一项源自他发明的OLED技术。

  OLED比LCD更薄更清晰,而且可以卷曲

  63岁的邓青云出生于香港,现为美国罗切斯特大学教授,邓青云此次来沪接受上海大学授予的“名誉博士”学位,并做《有机电子发光的过去、现在和未来》的演讲。

  人们所使用的手机越来越清晰,正是源于显示技术的发展。邓青云拿出了自己的手机——这个采用了OLED技术的屏幕颜色漂亮、清晰,“黑就是黑,白就是白,屏幕上白色和黑色对比度很高,与色彩意义上的白色和黑色完全一样。”

  邓青云解释道,OLED的中文意思为有机发光二极体。而这项技术的诞生和历史上很多重大的科学发现一样,源于一次“意外”:1979年的一天晚上,邓青云在回家路上忽然想起有东西忘在实验室,不得不转身折返。回到实验室,他发现黑暗中有个亮的东西,打开灯,原来是一块做实验的有机蓄电池在发光。他由此展开了对OLED长达30年坚持不懈的研究。

  邓青云在1987年发表了第一篇有机薄膜电致发光的文章,并成功地研发出第一批OLED器件。他被公认为OLED的发明人,而OLED也被公认为新一代平板显示技术。邓青云介绍说,OLED是一项基于有机薄膜的自发光显示屏技术,其对能源要求非常低。LCD是如今我们最常见的液晶显示器,器件结构较为复杂,由10多层面组成,每一层面负责扩展一项显示器的某一特性,如亮度、视角等,而OLED只有三层结构。

  OLED具有LCD无可比拟的优点,比如超薄,厚度只有1毫米左右;超轻;广视角;自发光不需要背景光源,当有电流通过时,这些有机材料就会自体发光;刷新速度是液晶的1000倍;高清晰;低能耗;制造成本低;可以实现柔性显示,即屏幕可以卷曲。

  大规模应用有赖于制造工艺的发展

  邓青云说,如今小屏幕的手机、数码相机等,已经采用了OLED的技术,大屏幕的显示器应用有赖于制造工艺的发展。他播放了一段视频,视频中有两个手机,用锤子敲打,一个手机的屏幕瞬间四分五裂,而另一个手机完好无损,后者正是OLED技术显示屏,更神奇的是,这个手机屏幕非常薄,可随意弯曲,能像卷一张纸一样卷起来。邓青云透露,韩国的公司已经在研发制造这款手机,估计明年就可以问世。

  OLED毕竟是新发展起来的技术,还面临着许多技术难题,其中最主要的问题就是寿命短。目前流行的手机等应用,对显示屏材料的工作寿命要求不高,而电视应用则截然不同。邓青云告诉记者,OLED材料的寿命已经有了很大提升,并被投入大型屏幕的应用中。

  对于成本问题,邓青云认为,随着工艺的成熟和各厂商对OLED生产线投入的增加,其制造成本将会迅速下降。但从长远看,因为OLED屏幕没有背光源、没有特殊的偏振膜,器件数量远远小于LCD,降低成本的潜力很大。

  中国企业在OLED领域的布局速度不如日韩等国的电子巨头,尤其是在大尺寸屏幕领域。但是最近一年,上海已经把这一平板技术列为战略产业。邓青云也提醒,中国OLED大规模的工业化还没有开始,这有赖于政府的投入,需要制造、材料以及配套产业诸多产业链一起进行。

有机发光二极体技术的发展 - 邓青云编辑本段回目录

1987年,柯达研究实验室(纽约州罗切斯特市)的研究团队报告了一种具有某些卓越特性的有机电激发光二极体。通过在类似于传统p-n二级体的创新器件中用它来代替无机的半导体,我们用较低的驱动电压产生了电激发光。

这种效率预示着它在显示应用领域有极大的潜力,而且很多业界实验室都确认了有机发光二级体(OLED)方面的研发工作,特别是在日本。10多年后,第一台OLED显示器进入市场,该技术开始挑战液晶显示器(LCD)在很多应用领域的霸主地位。实际上,OLED技术被认为对显示器行业具有强大的冲击作用,因为它可以从根本上改变行业格局。

结构和原材料

OLED器件可以被分成两类:小分子器件和有机高分子器件。小分子器件是用真空蒸镀技术制成的,但是聚合体结构可以用旋转镀膜甚至喷墨打印技术来实现。由柯达公司(纽约州罗切斯特市)所提出的小分子器件技术已正式投入生产。

p-n二级体结构被证明是OLED器件的一项关键特性。基本结构包括夹在阳极和阴极之间的两层有机薄膜-一个电洞传输层和一个电子传输层(参考图1)。这两个有机层(每层大约500埃厚)为向两层之间所形成的界面传输带电载子提供了合适的介质,带电载子是指来自阳极的电洞和来自阴极的电子。

图1. 一个基本的OLED器件结构由夹在阴极和阳极之间的一个电洞传输层和一个电子传输层所组成。

这种两层设计之所以重要,还因为它在界面上提供了必要的能量阻碍(或能量位阶),以便有效地限制带相反电荷的载子在接近界面的区域结合。因此,这个有机界面区域(100到200埃厚)还对OLED器件产生光线负有主要责任。OLED的发光效率和色彩取决于这个有机界面的分子成分。一个典型的结构由ITO/NPB/Alq3/Mg:Ag所组成,这里ITO是透明阳极,Mg:Ag是阴极,NPB和Alq3是有机层。更改基本的两层结构以便在电洞传输层和电子传输层之间包含一个发光层可以改进OLED器件的效率和色彩。一种被称为杂质渗入的方法被广泛应用于生产可以显示各种色彩的OLED器件,包括白色。

OLED器件的可靠性曾经是实际应用所关心的主要问题。但是,它在过去的几年中已有了本质上的改进。利用各种有机原材料,很多实验室都报告在所有颜色的器件中获得了10,000小时的发光寿命(半衰期)。某些可靠性问题,例如活性阴极的衰变,已被工程解决方案完全解决。对于更加基本的有机原材料衰退的问题现在有了较为深入的了解,已有补救措施可以将OLED寿命延长到10,000小时以上。

OLED显示器

有两种类型的OLED显示器结构:无源阵列和有源阵列。无源阵列显示器具有较为简单的结构,适合于提供少量信息内容的显示应用领域,例如蜂窝电话上的字母数字显示。有源阵列显示器具有较为复杂的结构,但它特别适合于高分辨率和大面积显示,例如视频监视器。

虽然无源阵列OLED显示器是具有交叉阳极列和阴极行的相对简单的结构,但是它们的制造需要创新的解决方案。主要的挑战是在不干扰基本有机层的前提下界定活性阴极。这个问题可以用一个创新的整合型微影光罩技术来解决,即在蒸镀有机材料层和活性阴极之前先界定阴极的区域(参考图2)。

图 2.在无源阵列显示器设计中,内制的阴极分隔层形成隔离的电导线。

在有源阵列OLED显示器中,每个像素都可以在不影响其他像素的情况下被单独打开和关闭。因此,该显示器不会受无源阵列设计中的高瞬间电流需求的影响。同时,有源阵列显示器的分辨率和尺寸是高度可调节的,因为这些重要的显示参数主要是由基板成分而不是OLED成分所决定的。

研究人员已经试制出了基于多晶硅或单晶硅的有源阵列OLED显示器(见图3)。这些显示器的尺寸和分辨率是由诸如基板的限制等实际条件决定的,而不会受到OLED元件的限制。低温多晶硅技术可以制造较大的台式机尺寸的显示器。单晶硅技术对显示器尺寸有所限制,但可以制造分辨率非常高的显示器。因为采用有源阵列驱动方式的OLED具有独一无二的兼容性,所以显示器的尺寸和分辨率可以随意调节,从而为各种产品设计提供了灵活性。

图3. 有源阵列OLED显示器

逼真色彩

生产全彩色无源阵列或有源阵列OLED显示器需要一种能在基板上界定红色、绿色和蓝色像素区域的方法。这是一个主要的挑战,因为OLED材料和器件结构一般都不兼容传统的界定方法。

研究人员已经开发了一些有用的技术来克服这些困难,其中包括精准微影光罩技术和各种打印方法。目前的生产方式使用的是精准微影光罩技术,即在真空蒸镀有机材料层的时候,使用一个有精确界定开口的光罩,从而有选择地挡掉蒸镀的材料。柯达/三洋以及几家主要的显示器公司已经试制出了从2.4英寸到笔记本电脑大小的有源阵列OLED显示器(见图4)。

图4: 柯达和三洋合作生产的15英寸有源阵列OLED显示屏

OLED是一项有价值的平板显示器技术,因为它具有一系列重要的、吸引人的性能:高发光效率、色彩、宽视角、低驱动电压、快速响应和低制程温度。无源阵列产品已出现在家用电子产品之中,例如无线电话,而有源阵列、全彩色的显示器样机已经因为其清晰的图形质量而倍受好评。毫无疑问,OLED将在很多应用领域中逐步取代LCD,并可能成为未来显示器的首选。 

参考资料

1.C.W. Tang and S.A. Van Slyke, Applied Physics Letters 51, p. 913. (1987); C.W. Tang, et al; Journal of Applied Physics 65, p. 3610 (1988).

原文发布于OE杂志-SPIE月刊
http://oemagazine.com/fromTheMagazine/feb01/brightness.html 

参考文献编辑本段回目录

http://tech.sina.com.cn/t/2010-12-30/16325046948.shtml
http://media.ccidnet.com/art/2613/20080805/1533773_1.html


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