2010年4月16日 星期五

04/16 『演講』李君浩老師, 有機發光二極體元件設計














演講心得
第九組 董冠佑
聽了今天的演講,讓我對OLED又有進一步的認識,之前只大概知道OLED的特性:可饒、自我發光、廣視角、演色性佳、基底條件較寬鬆等優點,和使用壽命短、驅動電壓較高等缺點,用在顯示方面最常提到的優點就是可以省去背光模組的體積和電力。在今天的演講中,除了現在科技各面板大廠的成果展示在顯示和照明放面的應用,其中許多創意令我眼睛為之一亮,我更看見OLED的研究過程,了解OLED之所以有壽命問題,是由於有機材質無法承受電子電洞附合時之電流產生的熱,也看見現在的科學家如何讓個複合的區域擴大分散這個能量,以及同時在演色性和使用壽命間,配合實際使用需求而取得平衡。而在光淬取部分,OLED和LED都有用到類似的封裝和表面粗化等技術;此部分李老師和他的團隊還需進一步研究表面粗化後發光不均的新問題,而在最後林怡心老師也提供新的參考對策──發光偏振性與出光角度的探討,來面對光淬取的提升議題。

雖然在光電系我們做過OLED的簡單實驗,在一些課程上也做過一些相關報告,但是我第一次覺得OLED可以介紹的這麼明瞭又有趣!我想這一切都是因為李老師一心不為自己的專利和名利,全心全力希望可以把技術傳成教授給下一代,只為了讓學生在他的課程之後,會對他介紹的東西有興趣並且有熱誠參與研發,進而造福更多人群!在今天的演講最後我更看到因無私交流而激發的研究方向。今天的演講不止滿足了我對科技的期許與好奇,也給我許多感動。


第七組
OLED算是近期才開始發展起來的技術,雖然是一個很新的主題,但卻會讓人眼睛為之一亮。李老師一開始就展示出最近有機相關的產品應用,包含了有機的顯示器,可饒式是它的一項特點,影片中還有用鐵鎚也敲不壞的電視,這些用有機製作出來的電子產品,真的相當的新奇.酷炫。

看完了這些令人驚奇的高科技後,李老師便開始講述其背後的原理,畫出band diagram圖,說明電子電洞是如何跑的並放光,但是其實這麼新奇的東西,一定有其技術上極需克服的難題,”生命期短”我想是目前有機相關產品的一大障礙。為了解決此一難題,相關的方法便因應而生。在陽極與陰極間加入一層buffer layer (其組成為陽極與陰極的特定比例),並經由實驗對不同的比例加以驗證,得出一組最佳解,利用此種方法便能將生命期有效的拉長,能應用在手機相關的產品上(因其電子產品生命期較短)。

聽完這場演講,我發覺李老師真的是一位很會演講,做研究的人,他先藉由一開始的影片引發了我們高度的興趣,讓我們眼睛都捨不得離開螢幕,接著就馬上進入較為枯燥的理論部分,對遇到的問題提出概念並加以解決,最後經由實驗驗證。整個過程一氣呵成,我想這種做研究的方式值得好好學習.效法。


第五組
這次演講者李君浩先生是台大光電所與電機系的老師,他講了他們實驗室的研究_OLED(Organic Light-emitting Diode),包含其應用、發光層的設計、還有一些有助於出光效率的結構設計。因為我本身不是研究OLED,所以對於這塊領域原先不是很了解,但經過這堂課後,有了概略的了解,包含OLED的優點:自發光、廣視角、可撓性、快速反應時間、製程簡單等優點,但是它的缺點也是急待解決的EX:壽命短(約1、2年)、驅動電壓高、寬頻譜(衍色性好,但色飽和不好)。

我個人對於他微結構的設計蠻有興趣的,用微結構的設計解決出光效率的問題,利用microlens貼到OLED上來改善內部的全反射,使出光效率提升到40%。不過雖然改善了出光效率,也造成了影像模糊,在這魚與熊掌不能兼得的狀況下,他設計了patterned microlens array使畫面維持在一定的亮度與優異度,不過好像lens也會造成些微色偏,這也是後續需要調整的問題。

另外還有一個在有機層做奈米結構,直接從內部改善其發光效率,使出光量增為四倍!講者還說這也可以用在SPR Bio-sensor,做為丟棄式居家健康檢測計。感覺OLED的應用範圍很廣,除了做一般的螢幕還可以做成手錶,甚至是體檢計,希望未來可以在市面上看到廣大的OLED市場!


第二組
今天很高興能聽到這場演講,因為OLED這幾年來光電領域一直是非常熱門的研究領域,但由於我碩士班和博士班的研究方向和OLED大不相同,所以對這門領域十分的不熟悉,真到今天才對OLED有更深一層的了解。

一般而言LED是一種point of light,而OLED則是一種area of light. 而且再加上OLED的光譜較寬,因此OLED比LED更適合用來照明。除些之外OLED還具有許多LED沒有的優點,如自發光、不需要背光面板,因此可做到薄尺寸、可彎曲等優點,還有不怕破壞。在李教授的投影片中,拿著鐵槌敲打著OLED實在叫人印象深刻。另外使用OLED做出來的顯示器,其廣視角也是令我印象深刻。可惜的是由於OLED的兩大缺點使得OLED尚未成為市場的主流,那就是short lifetime和 high driving voltage. 尤其是short lifetime的問題。因此在電洞傳輸層和電子傳輸層中間加入了發光層,大大提升了OLED的壽命,但是離display的要求還有一段距離。在今天李教授的演講中最令我印象深刻的地方部份就是,由於OLED在結構上折射率不同的問題,使得OLED的出光效率大大的減低。因此嘗試在面板上層加上micro-lens進而增加OLED的出光效率。李教授他們也研究了micro-lens的大小、排列形狀對出光效率的影響。

在今天的演講裡,我了解到OLED的發光原理和LED不同的地方,也知道了許多在現今的產業中OLED的應用,及其在廣泛應用下OLED所面對到的困難是什麼? 在聽過今天的演講之後,我認為OLED在未來仍有十分大的潛力。也很期待以後能使用到可隨身攜帶、可彎曲的顯示器。我想未來的筆記型電腦更不用在侷限在為了要使重量減輕,而必須犧牲顯示器的尺寸大小。以後也許一台小小的筆記型電腦乍看之下只是一個鍵盤而已,而螢幕則捲曲收納在鍵盤中,當要使用時,將之拉出以後便是一個很大的顯示器。


第八組 吳哲全
OLED 與 LED乍看之下就是多了一個”O”,其實二者有極大的差異。LED是採用無機半導體材料,而OLED是用有機半導體材料。但追究其差異,雖然都是電子與電洞復合放光,但是因為有機半導體材料的電阻遠大於無機材料,電子與電洞在有機材料內是藉由跳躍的方式傳遞,並不像無機半導體材料的載子是在連續的能帶間傳導,因此OLED和LED在許多物理機制上也存在著極大的差異。

OLED與LED未來都可能相互競爭,成為新世紀主流的顯示器,以下我們將列舉一些OLED的優缺點:

優點: 超輕、超薄(厚度可低於1mm)、亮度高、可視角度大(可達170度)、不需要背光源(自發光)、低功率消耗、回應速度快、清晰度高、發熱量低、抗震性能優異、製造成本低、可彎曲。

缺點:
產量技術普遍不足、色彩純度不足、純色發光元件的壽命不長、大尺寸的開發。
儘管二者各有千秋,但在短時間內 OLED的競爭對手並非LED,因為二者在產業利用的價值上目前還是鎖定在不同的領域。 OLED的應用領域屬於平面顯示器,Ex手機顯示面板或電腦螢幕…等,而LED則是應用在戶外大型看板以及照明用途。雖然OLED未來的發展也希望能作為照明使用,不過在短期間受限於OLED的使用壽命故應很難作為日常照明用途。

如果說液晶顯示器(LCD)是二十世紀平面顯示器的發展史中一個令人驚喜的里程碑,那麼OLED則是人類在二十一世紀所夢想追求能超越LCD的平面顯示技術。隨著3C時代的來臨,各種小型的電子用品將時時伴隨著我們,人們對顯示器的要求也會越來越高,輕薄短小、精緻靈敏、色彩鮮艷、省電等,而能將這些特性集於一身的就是OLED。因此在不久的將來,跟紙張一樣厚度的電視螢幕、捲軸式的電子書刊(e-paper)、色彩亮麗的手機螢幕…等產品將會出現在我們的生活中,而這將會使我們未來的生活更加的亮麗鮮豔、多采多姿。

第三組 葉雋正
聽了這次的演講,我對有機發光二極體有更深入的了解,OLED不但運用廣泛,而且還可以藉由改善本身設計達到較好的發光效率。OLED雖然被認為是最有潛力的顯示器之一,但也有許多缺點要克服,例如生命周期較短,高驅動電壓,以及寬的光譜。此次演講中有多新的技術都是在克服這些問題,在emitter layer design, optical design of non planer OLED都有詳細的介紹,雖然我的不是很懂,但還是有所收穫,ambipolar EML可以達到 recombine zone shift的效果,利用光學透鏡微結構可以大幅增加OLED的發光效率。

我覺得OLED是相當有潛力的顯示器,不但可以做成大尺寸,而且成本也較低,而且色彩豐富,已經是業界努力研發的重點,非常感謝李教授可以把他多年在OLED的研究經驗分享給交大光顯的同學們,相信這能夠幫助學生在研究上,學習上都能培養濃厚的興趣。此外我有購買李教授的Flat panel display這本書,我覺得這本書對各種顯示器重要的特性都有詳盡的介紹,每當我接觸一種新的顯示器,對於其中機制有所不解,就會去翻這本書,感覺獲益良多。


第六組
這星期我們很榮幸的邀請到台大電機系的李君浩老師,來我為我們對有機發光二極體(OLED),做這樣一個精彩的演講,老師有趣的舉例讓像我不是以OLED為研究主題的人都可以輕鬆的了解投影片上的資訊。首先李老師讓我們看了一些DEMO的短片,讓我們看到OLED的一些特性與現在實際上做出來的產品,接著在介紹了一些李老師實驗室曾經做過的一些研究,最後大家在歡樂的TEA TIME中下課了。

其實OLED已經發展超過30年的歷史了,而使用OLED為光源的顯示器也在好幾年前就已經有出現了,也有人說OLED死了一次,然後又活過來了,而他到底有什麼特性呢?OLED因為具有自發光能力,而且不像LED需要以磊晶的方式來製成,因此可以使用像是噴墨的方式直接將有機體噴入特定的位置中,使得一格就自成一個PEXIL,如此一來控制一格就如同控制一個發光點,省去了背光模組、液晶面板,而使得顯示器非常非常的薄,此外因為可以控制單一點,所以明暗控制上可以白就是白黑就是黑,完全不會有LCD漏光的問題,因此具有色彩鮮豔與畫面細膩等特性,而因為不此用液晶,當然的也沒有可視角的問題,此外OLED不同於LED沒有基板的問題,所以可以使用在任何材質上,因此OLED發光元件都具有相當好的可饒性,敲敲打打也不容易壞,而這些特色都在一開的DEMO讓我們深刻的感受到了。

但為什麼如此好的方法至今仍無法在市面上大賣特賣呢?原因在其有兩個很大的缺點,第一個是生命期太短,因為在OLED中,載子覆合時會產生熱,而有機分子又非常怕熱,因此會慢慢的破壞了OLED的接面,使得發光效率開始降低,而李老師介紹以MIXED HOST的作法可以將生命期延長到約6倍左右,但也產生了新的顏色偏差問題,第二點是耗電量依然太大,相對於發光二極體(LED)來說,OLED電阻比較大,因此驅動電壓相對比較高,所以耗電量大,這兩個是目前還在解決的問題。

此外其實老師有提到由於OLED的發光屏譜比起LED來說寬很多,所以在顯示上也不及LED來的精確,但如果運用在照明方面,則色溫比較接進暖色系,比起LED來說更合適用在照明上,而因為OLED的可撓性高,其實對於照明來說真的是相當大的益處,此外以前也有一種說法是可以將OLED以油漆的方式直接刷到牆上使用,這是一種相當吸引人的想法。

最後一點是,由於顯示器做成的是一個平面,所以在提高外部量子效率上,不能如同LED那樣可以有各式各樣的封裝方式,因此有李老師所提到的MICROLENS ARRAY,用以提升光的粹取率,而最後林老師所提到的偏極光的問題,我認為是一個相當有趣的問題,此外我後來也想到,如過在如此小的尺度之下,是不是有機會使用一些波動的特性,來達到某些不一樣的效果,我想這也許可以是OLED的另外一種作法。


第四組
聽完這場演講,讓我想起多年前自己也曾使用過的某支手機,它主打的是OLED螢幕,感覺很厲害就購買了,那時候覺得螢幕特別亮和鮮明的顏色都和一般的手機感覺不太一樣,一直到這場專題演講才重新對OLED有比較系統的認識。由此可知在七八年就已經有OLED的小面板應用在手機螢幕上了。近年來由於LED應用在背光和照明的商機被看好,OLED由於某些尚未突破材料上的限制,因此有段時間在新聞媒體上較少被提及,但最近陸續有些OLED應用在可彎曲的顯示器和做成超薄型的螢幕,甚至可以在不銹鋼板上做出OLED的顯示器、還有兩面皆能顯示的螢幕….,因此我們很樂觀的可以相信,將來不久解決了有機發光材料的壽命和發光顏色純度的問題,就可以從原型概念機轉移到量產的階段,再繼續往大尺寸開發,我們生活中將無處不可看到各式各樣彎曲、多變型的OLED顯示器,大視角、高亮度、快速的反應時間、省電…..等這些優點會完全的將目前的LCD比下去,如果再加上3D顯示技術,那我們的生活空間裡將會變得更有趣。


第一組
這次是請台大李君浩教授來針對OLED的元件設計來做演講,其實對我的幫助算是很大的;從李教授的背景介紹可以發現,其實李教授也不是物理背景出身的,所以他在做光電的研究時,是從電機的角度下去做研究,雖然不及從材料或者是光學部份著手下去做研究的容易,可是認真做真的可以做出東西。

OLED最主要的部份還是在發光層部份,要能把發光層的光提取出來是一個很重要的課題。使用Microlens Fabrication來增加光的提取,不過有一好卻也有一壞,會有Image Blur 的問題;而李教授也和大部份人一樣,也有選擇Nanostructure的方法來增加光的提取。

這次演講對我來說收穫很多,雖然李教授不是從OLED的材料部份去著手,但是卻也能從電機的角度去分析,這樣的精神真是值得我們去學習。

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