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我国研制的新型OLED应用前景广阔

2009/5/18 中国质量报

最新一期的美国《应用物理杂志》刊登了一项来自中国科研工作者的最新研究成果———中国科学院长春应用化学研究所科学家开发出的一种制造成本较低、发光效率高的叠层型有机发光二极管。

有机发光二极管(OLED)是一种薄膜发光二极管(LED),它的发射层是一种有机复合物。这些器件的加工相比传统的LED成本低很多,它既可以用作电视屏幕、计算机显示屏、便携式系统的显示屏,也可以用于照明设备等。相比传统的LCD显示,OLED显示的一个最大的好处就是它不需要背光,这意味着它需要的电流较小,用同样的电池它能够工作的时间更久,可以广泛地用于小的便携式设备,这些设备大多都采用单色的、低分辨率的显示屏以降低功耗。

有机发光二极管被认为是未来最重要的平板显示技术之一,在背景光源和照明领域也显示了巨大的应用前景,成为当今热门研究领域。通过自身的努力,中国科研工作者在该领域目前已经取得了令人骄傲的成绩。

发光二极管是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能,在日常生活中已有广泛应用。与白炽灯相比,发光二极管具有工作电压和电流小、抗冲击性能好、寿命长等特点。但发光二极管一般由无机半导体材料如镓、砷、磷等制成,工艺复杂,成本较高。此外,普通无机发光二极管为点光源,较难应用于大面积并需要高分辨率的组件,并且不可能做得很薄。

中科院长春应用化学研究所的马东阁研究员领导的研究小组,利用类似于塑料的碳基有机材料制成了有机发光二极管,其加工比较简单,成本较低,而且这种有机发光二极管是一种光源面积较大的面光源。

实验结果还表明,这种有机发光二极管只需要单发光层就能实现高效率,而不需要多个复杂的发光层;把单元有机发光二极管串联起来,就可以实现更高的工作效率。“简单的单发光层,通过叠层结构实现了高效率,110cd/A(电流效率)效率应该是目前白光器件较高的效率。”马东阁说,他们开发的有机发光二极管在成本、发光模式等方面优势明显,在照明、显示器背光源等领域拥有良好的应用前景。

据悉,自从1987年世界上第一个高效率OLED在美国成功问世以后,OLED的发展引起世界工业界和科技界的广泛重视,开始在全世界迅速发展。“我们从1996年开始OLED的研究,特别是最近几年,我们在该领域做了大量工作,开发出了高效率、长寿命的红、绿、蓝OLED,也开发了高效率的白光OLED,并正在推动其产业化。”马东阁说。

据了解,从OLED的结构、制备工艺、驱动电路和发光性能等方面考虑,它具有许多的优点:厚度薄、质量轻,其核心厚度可小于1毫米,约为 LCD的1/3;全固态结构,抗震性好,可以适应巨大加速度、振动等恶劣环境;响应速度快,约为数微秒至数十微秒,比LCD快1000倍,可显示活动图像;材料消耗少,制备工艺简单(一般只需要86道工序,而LCD需要200道工序),成本至少比LCD低20%,易于大规模生产;低直流电压驱动(最低电压仅为3伏特)、功耗低(2.4英寸多晶硅OLED模块的功耗为605微瓦);无需背光照明,能够在不同材质的基板上制作成可以弯曲的柔软显示器等。

众多优点决定了其广阔的应用前景,目前,日本、英国、德国、美国和荷兰等国家在OLED方面已取得了很大的成就,但基本还处于实验阶段,市场占有率很低,这主要是由于其技术上还存在一些亟待解决的问题。

如稳定性差、寿命低、彩色序列组合方面工艺不成熟等。“尽管目前全球还没有OLED产品诞生,但国外预计2010年和2011年后将有产品问世,我们也在跟踪世界前沿,加速产业化进程。”马东阁表示,“白光OLED要得到应用,现在必须解决效率、寿命和成本问题,除了材料成本的降低,简化结构应该是降低成本的最主要的工艺。另外,叠层是实现OLED高效率、长寿命的最主要器件结构,具有重要的应用开发价值”。

业内人士指出,OLED产业之所以吸引了全世界,特别是国内“眼球”的关注,首先是因为OLED是未来极具潜力的平板显示产品,符合超薄、节能、低成本、环保等硬件要求。另外OLED产品处于开发初期,新的应用领域有待开拓,中国有机会在OLED领域处于领先水平。另外就是国家以大力发展平板显示行业为政策导向,众多的投资可以支持OLED事业的发展。

马东阁认为,我国的有机发光二极管产品如果想从技术、质量等方面达到世界先进水平,很好地实现产业化,需要继续改善器件在高亮度下的效率问题,开发新的工艺,降低成本,满足产业化要求,改善大面积化的均匀性问题,继续改善器件稳定性和解决好产业化工艺与技术问题,做好市场开发工作。

 
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