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全面解读国内外OLED产业发展态势

发布时间:2012-8-27 11:39:13   编辑:lwz  来源:半导体照明网
提要: 根据OLED 的技术原理和制备工艺,通常把OLED 产业链划分为设备制造、材料制备、驱动模块、面板和器件制造以及下游应用等几个部分,其中设备制造、材料制备和驱动模块属于上游领域,面板器件以及模组制造属于中游,各种应用则属于下游。

OLED(Organic Light-emitting Diodes),中文名称为有机发光二极管,是基于有机半导体材料的发光二极管。OLED由于具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作温度范围宽、易于实现柔性和大面积、功耗低等诸多优点,不但可以作为显示器件,在照明领域也有很好的应用前景,OLED已经被视为21世纪最具前途的显示和照明产品之一。

OLED的发展可以追溯到上世纪30年代,Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜,得到最早的电致发光器件,但是直到1987年才由Kodak公司的邓青云(Tang C W)首次研制出基于小分子荧光材料具有实用价值的OLED(Alq作为发光层),而聚合物OLED(PLED)是1990年由英国剑桥大学的Friend与Burroughes等人用共轭聚合物PPV制造出来的。

OLED的基本结构通常是一种有机半导体层夹在两个电极之间的三明治结构,其中一个电极常采用一薄而透明的具有半导体特性的铟锡氧化物(ITO)为正电极,而另一电极则通常采用低功函数的金属如Ca、Al等为负电极,当正负电极外加电压时,有机半导体层内就会产生激子并发光,依据有机半导体材料的不同,器件就会发射出红、绿、蓝,甚至白色光。为了获得更高性能的OLED,有机半导体层通常包含多个层,如空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL),同时还往往引入界面修饰层等。

OLED按照组件所使用的载流子传输层和发光层有机薄膜材料的不同,OLED可区分为小分子基OLED和高分子基OLED(PLED)两种不同的技术类型;按照OLED驱动方式的不同可分为无源(被动矩阵)与有源(主动矩阵)两种驱动方式。

根据OLED 的技术原理和制备工艺,通常把OLED 产业链划分为设备制造、材料制备、驱动模块、面板和器件制造以及下游应用等几个部分,其中设备制造、材料制备和驱动模块属于上游领域,面板器件以及模组制造属于中游,各种应用则属于下游。

国内外OLED产业发展态势

一、技术研发

1、OLED器件结构

简化结构:OLED器件为了获得高的电能利用率,都需要非常复杂的结构设计。这种复杂的结构增加了OLED的生产工艺和生产成本,简化结构在一定程度上可以大大简化OLED生产过程,对于促进OLED的产品化具有很重要的意义。J. Meyer等人在2007年首次报导了一种只含有两层有机层的超简化绿光磷光器件,在100 cd/m2下器件效率仍高达40 lm/W(45 cd/A)。2011年Z. H. Lu教授课题组提出使用氯处理的ITO表面功函数可以被提高到6.1 eV,在制备器件时,省去其他多余的空穴注入层和空穴传输层就可以达到能级匹配的目的,大大简化了器件设计和制备。

Tandem结构:Stephen R. Forrest课题组首次报道了在一种白光磷光器件中使用MoO3作tandem结构连接层的一部分,总功率效率为22.7 lm/W,很适合用在tandem结构的连接层中。M. V. Madahava Rao提出使用pentacene/C60平面异质结(PHJ)作为tandem结构里一种全有机型的内部连接层,这个连接层的透光率很好,减弱了微腔效应的影响。马东阁课题组对pentacene/C60的电荷生成层进行界面改性,制备出得白光磷光器件最大效率达到101.5 cd/A(53.8 lm/W),而roll-off从100 cd/m2到1000 cd/m2,效率仅从53 lm/W下降到45 lm/W。

SPP增强OLED结构:OLED产生的光有20~40%被限制在SPP中,如果金属表面具有类似纳米结构的形貌,就有可能使限制在SPP中的光被提取出来。A. Kumar等人利用真空热蒸镀的办法形成一层金纳米团簇,将其应用在磷光器件中,使电致发光强度最大提高2.8倍。A. Fujiki等人利用化学法在ITO表面形成一层金纳米颗粒,然后在上面蒸镀CuPc作空穴传输层,通过调节CuPc的厚度来改变金属与发光层间的距离,可以使发光强度得到20倍的增强。F. Liu等人利用柠檬酸钠还原法制备了银纳米粒子并在表面包覆SiO2层,将这些Ag-SiO2颗粒间混在磷光发光层中,厚度为13 nm时器件在200 cd/m2下的效率最大被提高三倍。

量子点在OLED上的应用:Chang-Ching Tu等人利用电化学刻蚀的方法制备了硅量子点,并利用溶液旋涂的方法制备出硅量子点-有机杂化OLED器件,并且证明发蓝光的硅量子点由于表面氧化产生大的Stokes位移而发红光,对红光硅量子位移可以忽略不计。美国能源部的“固态照明计划”中的“用于OLED固态照明的量子点光增强基板”项目经过美国QD Vision公司的努力,使量子点增强型基板使出光效率提高了60%,增加到76%。

杂化白光OLED结构:杂化白光器件是被认为是目前一种非常有潜力的用于制备高效长寿命的白光OLED的方法,采用最多的是荧光蓝光发光体与磷光红-黄或绿光发光体相结合的结构。Young-Hoon Lee等人制备出的暖白光器件,在最大亮度24000 cd/m2时的效率可达到12 cd/A。Jwo-Huei Jou等人同时使用了深蓝(MDP3FL)、蓝色(DSB)、绿色(Ir(PPy)3)、黄-红色(Ir(2-phq)3)、深红色(Ir(piq)2(acac))等五种发光材料,制备出白光器件显色指数高达93,在100 cd/m2时的效率达到23.3 lm/W(14.3 lm/W@1000 cd/m2)。

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