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我國研制的新型OLED應用前景廣闊

2009/5/18 中國質量報

最新一期的美國《應用物理雜志》刊登了一項來自中國科研工作者的最新研究成果———中國科學院長春應用化學研究所科學家開發出的一種制造成本較低、發光效率高的疊層型有機發光二極管。

有機發光二極管(OLED)是一種薄膜發光二極管(LED),它的發射層是一種有機復合物。這些器件的加工相比傳統的LED成本低很多,它既可以用作電視屏幕、計算機顯示屏、便攜式系統的顯示屏,也可以用于照明設備等。相比傳統的LCD顯示,OLED顯示的一個最大的好處就是它不需要背光,這意味著它需要的電流較小,用同樣的電池它能夠工作的時間更久,可以廣泛地用于小的便攜式設備,這些設備大多都采用單色的、低分辨率的顯示屏以降低功耗。

有機發光二極管被認為是未來最重要的平板顯示技術之一,在背景光源和照明領域也顯示了巨大的應用前景,成為當今熱門研究領域。通過自身的努力,中國科研工作者在該領域目前已經取得了令人驕傲的成績。

發光二極管是半導體二極管的一種,可以把電能轉化成光能,在日常生活中已有廣泛應用。與白熾燈相比,發光二極管具有工作電壓和電流小、抗沖擊性能好、壽命長等特點。但發光二極管一般由無機半導體材料如鎵、砷、磷等制成,工藝復雜,成本較高。此外,普通無機發光二極管為點光源,較難應用于大面積并需要高分辨率的組件,并且不可能做得很薄。

中科院長春應用化學研究所的馬東閣研究員領導的研究小組,利用類似于塑料的碳基有機材料制成了有機發光二極管,其加工比較簡單,成本較低,而且這種有機發光二極管是一種光源面積較大的面光源。

實驗結果還表明,這種有機發光二極管只需要單發光層就能實現高效率,而不需要多個復雜的發光層;把單元有機發光二極管串聯起來,就可以實現更高的工作效率。“簡單的單發光層,通過疊層結構實現了高效率,110cd/A(電流效率)效率應該是目前白光器件較高的效率。”馬東閣說,他們開發的有機發光二極管在成本、發光模式等方面優勢明顯,在照明、顯示器背光源等領域擁有良好的應用前景。

據悉,自從1987年世界上第一個高效率OLED在美國成功問世以后,OLED的發展引起世界工業界和科技界的廣泛重視,開始在全世界迅速發展。“我們從1996年開始OLED的研究,特別是最近幾年,我們在該領域做了大量工作,開發出了高效率、長壽命的紅、綠、藍OLED,也開發了高效率的白光OLED,并正在推動其產業化。”馬東閣說。

據了解,從OLED的結構、制備工藝、驅動電路和發光性能等方面考慮,它具有許多的優點:厚度薄、質量輕,其核心厚度可小于1毫米,約為 LCD的1/3;全固態結構,抗震性好,可以適應巨大加速度、振動等惡劣環境;響應速度快,約為數微秒至數十微秒,比LCD快1000倍,可顯示活動圖像;材料消耗少,制備工藝簡單(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%,易于大規模生產;低直流電壓驅動(最低電壓僅為3伏特)、功耗低(2.4英寸多晶硅OLED模塊的功耗為605微瓦);無需背光照明,能夠在不同材質的基板上制作成可以彎曲的柔軟顯示器等。

眾多優點決定了其廣闊的應用前景,目前,日本、英國、德國、美國和荷蘭等國家在OLED方面已取得了很大的成就,但基本還處于實驗階段,市場占有率很低,這主要是由于其技術上還存在一些亟待解決的問題。

如穩定性差、壽命低、彩色序列組合方面工藝不成熟等。“盡管目前全球還沒有OLED產品誕生,但國外預計2010年和2011年后將有產品問世,我們也在跟蹤世界前沿,加速產業化進程。”馬東閣表示,“白光OLED要得到應用,現在必須解決效率、壽命和成本問題,除了材料成本的降低,簡化結構應該是降低成本的最主要的工藝。另外,疊層是實現OLED高效率、長壽命的最主要器件結構,具有重要的應用開發價值”。

業內人士指出,OLED產業之所以吸引了全世界,特別是國內“眼球”的關注,首先是因為OLED是未來極具潛力的平板顯示產品,符合超薄、節能、低成本、環保等硬件要求。另外OLED產品處于開發初期,新的應用領域有待開拓,中國有機會在OLED領域處于領先水平。另外就是國家以大力發展平板顯示行業為政策導向,眾多的投資可以支持OLED事業的發展。

馬東閣認為,我國的有機發光二極管產品如果想從技術、質量等方面達到世界先進水平,很好地實現產業化,需要繼續改善器件在高亮度下的效率問題,開發新的工藝,降低成本,滿足產業化要求,改善大面積化的均勻性問題,繼續改善器件穩定性和解決好產業化工藝與技術問題,做好市場開發工作。

 
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