OLED白光照明技术的研究

摘要：在固体照明领域，oled得到了迅速发展，特别是对于照明亮度、效率和寿命方面，OLED有望成为下一代高效光源。W-OLED（白光有机电致发光器件）由于在照明和平板显示背光源的应用前景，是照明研究的新兴领域。

关键词： 有机发光二极管；白光照明技术

中图分类号：TN312+.8 文献标识码：B

引 言

我国是全球用电量较多的国家之一，而20%的电量用于照明，目前我国最常用的白光光源是白炽灯与荧光灯。有机发光二极管（OLED）是平面固态光源，发光均匀，不闪烁，不仅效率高，而且还具有主动发光、宽视角、环保、体积小等优点。1987年，邓青云博士等首次报道了双层薄膜夹心式绿光OLED，OLED的研究进入快速发展的时期。经过二十多年的发展，白光OLED照明技术取得了长足的进步[1]。

1 OLED的结构

OLED是有机材料在电场或电流作用下发光的现象，其结构如图1 所示。

OLED具有较好的光谱稳定性，如图2所示，为两个单一聚合物白光器件的电致发光光谱。从图2我们可以看到，当电压发生变化时，它的光谱不变。

2 OLED的制造

在OLED生产过程中，要完成将有机层敷涂到基层上这一核心环节，有三种方法：真空热蒸镀、有机气相沉积（OVPD）、喷墨打印。在2009年FINETECH JAPAN 展上，NEDO公布对于OLED照明工艺技术上的目标为：开发高速均匀地涂布成膜工艺技术；高速蒸镀工艺技术，提高材料的使用率；开发高封装性能和高散热的工艺技术[2]。

3 白光的获得及器件的结构

根据色度学的相关内容可知，白光一般是通过三基色或者混合两互补色来实现，例如混合两互补色可得到二波段型白光；如果三色的色坐标的连线所形成的三角形包括白光区域，而白光可以通过合适的叠加得到。另外，通过单一化合物也可以得到白光。白光器件分为单一化合物发白光、单发光层白光OLED、多发光层白光OLED、微腔结构白光OLED、PIN结构白光OLED、叠层结构白光OLED和下转换白光OLED多种结构[3]。

4 新型器件结构

由于器件的结构与实现高效的白光发射有直接的联系，而且不同的器件结构会影响器件的寿命，因此对于如何设计器件结构非常关键。

（1）长寿命白光OLED器件

针对蓝光材料的寿命比其它颜色短从而制约白光OLED的性能这一缺点，设计了具有混合主体层和单一主体层的复合蓝光层的OLED，从而提高了蓝光和白光 OLED的寿命。

（2）高效白光OLED器件

荧光加磷光组合的W-OLED拥有高稳定性和高效率两大优点，是近年来业内研究的一项主流技术。

5 W-OLED的参数

W-OLED的参数主要有发光效率、使用寿命、显示质量、色温等。

（1）发光效率

由于OLED发光属于电流驱动，发光效率的好坏用量子效率表示，我们将放出光子数目与注入电子数目之比定义为量子效率。

（2）寿命

影响OLED寿命的主要有内在和外在因子。所谓的外在因子，就是指OLED寿命，造成OLED亮度衰退主要是环境中的水氧。当外在因子被抑制后，我们发现OLED的亮度还是随着时间的增长产生衰退，产生衰退的原因一般是OLED本身组件结构或是所使用的有机材料上，我们将其称之为内在因子。

昆山维信诺显示技术有限公司的“有机电致发光器件”专利全球首创——在平板显示领域采用双层单主体发光层，相比现有技术寿命提高幅度达20倍，照明用白光OLED器件已实现100，000h的长寿命，为世界最高水平。

（3）显示质量

显示质量的主要指标是：色温和显示性。

6 OLED照明发展状况

OLED作为照明器件的研究始于上世纪90年代初，日本山形大学的Kido教授在Science上发表了白光OLED（W-OLED）的相关研究。虽然器件的效率只有0.83 lm/W，却引发了人们研究白光OLED的热潮。在十余年的发展中，白光OLED在不断进步，2006年，白光OLED的效率达到64 lm/W；2008年，白光OLED的最高效率达到102 lm/W；2009年，Karl Leo教授的小组宣布，其制备的白光OLED可以实现124 lm/W的效率。

各国都越来越重视OLED照明技术。欧洲主要研究OLED照明技术的高效率和高寿命，例如欧盟提出OLED 100.eu计划，该计划在欧洲有6个国家，总共14家研究单位或公司参与。日本将OLED照明发展归属于科学技术基本计划，他们在发展OLED照明时重视其应用。我国也非常重视对白光OLED照明的研发，清华大学在863项目的支持下，对OLED白光技术进行了相关的研究工作，取得了重大进步。2011年，中国成立了中国OLED产业联盟。

7 W-OLED 的优势与挑战

（1）W-OLED照明的优点

W-OLED照明具有能耗低、小体积、耐震、耐冲击、启动电压低、光源分布均匀、颜色丰富、照明光源设计自由、可控色等许多优点。

（2）OLED 遇到的挑战及问题

如何提高OLED的效率、延长OLED器件的寿命以及OLED大面积制作、人眼舒适度以及成本费用等问题都是白光OLED照明遇到的挑战。

在今年的法兰克福展上，OLED照明以较高姿态亮相，一举夺得了众多行业人士的眼球。而在广州光亚展上，OLED照明产品同样出现在国外众多龙头灯企的展示位置上。当前，许多有名的公司都表示近期将推出OLED白光产品，由此可以看出W-OLED照明具有巨大的市场潜力。

OLED作为新型的固态发光二极管，在照明上有望成为新一代光源。白光OLED照明器件是一种发光柔和的面状光源，是一种理想的健康护眼光源，在照明领域中具有很好的市场前景。

参考文献

[1] C. Tang， S. VanSlyke. Organic electroluminescent diodes[J]. Applied Physics Letters， 1987， 51（12）： 913.

[2] 张志祥，洪乙文. 2009 FINETECH JAPAN、LIGHTING JAPAN看FPD与次世代照明发展趋势[R/OL]. 材料世界网，2009-06-05.

[3] 陈金鑫. OLED有机电致发光材料与器件[M]. 北京：清华大学出版社，2007： 1-34.