OLED照明关键技术优势与展望分析

     白光OLED优势技术高，成为了半导体照明领域近年的研究热点和重点，全球三大照明厂商飞利浦、欧司朗及通用电气亦参与OLED照明应用的研究，2010年日本Lumiotech也推出OLED照明产品。中国也有维信诺、南京第壹有机发光、北京京东方等在积极投资OLED照明面板的研发和产业化。

    有机电致发光器件(OLED)具有全固态、自发光、工作电压低、功耗低和可用于柔性衬底等特点，可以作为平板显示器(如液晶显示)的背光源，或者作为平面照明光源，越来越受到广大科研工作者的关注。紧随无机发光二极管(LED)，OLED照明技术成为了半导体照明领域近年的研究热点和重点。

    2000年起美国能源部即每年投入3000万美元进行OLED照明技术的研发。全球三大照明厂商飞利浦(Philips)、欧司朗(Osram)及通用电气(GE)亦参与OLED照明应用的研究，2010年日本Lumiotech也推出OLED照明产品。中国也有维信诺、南京第壹有机发光、北京京东方等在积极投资OLED照明面板的研发和产业化。

    白光OLED照明的优势

    与LED相比，OLED在轻雹柔性、护眼等方面更具有优势，特别适合于室内的大面积照明，在未来照明领域中具有诱人的应用前景。另外，白光OLED结合滤光片技术即可实现全色显示。经过近二十年的发展，白光OLED器件的性能及理论研究都取得了长足的进展，已经接近荧光灯的发光效率，显示其巨大的应用前景，被认为最具潜力的新一代半导体照明光源。

    （1）面发光

    与其他各类人造光源技术相比，OLED技术具有独特的优势，是目前为止最好的照明光源。OLED照明的最大特点是光源自身为面发光。包括LED照明在内的已有照明是利用点和线光源照亮空间。在需要面发光的时候，一直是把多个点光源、线光源排在一起，在外面罩上面板形状的灯罩。而使用白光OLED技术则能够直接实现整面发光的照明，制造出大范围、均匀照明的最佳器具。

    （2）可挠曲

    将白光OLED制备在柔性的基板上，可实现弯曲光源，可挠曲，且拥有不易破裂的特性，将使照明产品与应用技术推陈出新，并超出现有的想象。

    （3）环保

    随着人们越来越关注环保，白炽灯与荧光灯正逐渐被取代，LED照明光源成为主力，OLED照明则因特有的优势，可望成为备受瞩目的新的照明技术。根据日本山形大学理工学研究所城户淳二教授的推估，使用OLED照明，到2020年，预计可减少670万吨、约2.3%的二氧化碳排放量。

    高效白光OLED器件的性能

    高效率、长寿命、低成本是白光OLED照明光源实现产业化的关键，其中，效率体现了将电能转化为光能的能力，寿命体现了其实用性，而成本是市场广泛应用的前提。综合考虑材料的选择和器件结构的设计，利用荧光蓝光材料加上黄色或红、绿光磷光材料组合得到效率较高的白光发射，配合光取出技术，大幅度提高功率效率，并利用叠层结构增加器件的稳定性，得到能够实用化的使用寿命是WOLED目前的最佳选择。与此同时，热致延迟荧光材料作为新一代的有机发光材料，正受到研究者的关注和迅速跟进。

    目前，国际上白光OLED器件性能日新月异，相继有最新报道推出。近两年发布的白光OLED器件实验室水平见上表1。2013年，LG公司在SID(SocietyforInformationDisplay)会议上报道的叠层器件，效率达到80lm/W，且寿命较长。松下公司报道的全磷光WOLED器件，效率超过100lm/W。2014年，南京第壹有机光电发表的3单元叠层结构，效率高达117lm/W，其中利用外光取出技术的3单元叠层结构已经能够实现在生产线量产，1000cd/m2下的功效超过80lm/W，3000cd/m2下的功效超过60lm/W，产品性能达到了国际领先水平。

    白光OLED技术展望

    除了材料和器件结构，还有一些提高白光OLED效率非常关键的技术，即光提取技术和封装技术。此外，OLED最大的优势在于可以制备柔性器件，目前，柔性OLED技术也成为了目前最热门的研究课题之一。

    （1）光取出技术

    普通透明衬底上制备的OLED器件，优化后的光输出耦合效率也只有20%左右，也就是说器件内部产生的光约有80%以上被限制或损耗在器件的膜层内部，没有利用到。要想得到高效率的白光OLED，器件的出光效率必须大幅度提高，因而开发光取出技术显得尤为重要。

    现已经有多种器件修饰技术可以提高光取出效率，主要分为外部提取方案(externalextractionscheme，EES)和内部提取方案(internalextractionScheme，IES)。EES是针对的是衬底的外表面，IES是针对的是衬底和透明电极之间。EES制备起来比较简单，微透镜技术、涂布散射层、形状化基底技术、纳米图案和纳米多孔膜已经用于实际量产的产品中。相比之下，IES对光取出率的提高程度比EES要大一些，但是因为制备起来比较困难，工艺复杂，目前还只是在实验室阶段，插入低折射率层、通过光刻等技术等把器件ITO/有机区域制成波纹形状、光子晶体等。

    此外，在OLED器件中加入合理设计的微腔可以提高光取出效率。到目前为止，研究者开发出了许多光提取技术，但真正能满足应用要求的并不多，最主要的原因是工艺复杂性造成的成本问题以及大面积化问题。

    （2）封装技术

    与OLED寿命相关的关键技术之一就是封装技术。传统OLED封装方式使用的是金属盖或玻璃盖板，传统的OLED封装技术虽然有效，但很笨拙，而且成本高。此外，很明显这种盖板不适合柔性器件的封装。进而，出现了薄膜封装技术。薄膜封装按封装材料可分为无机薄膜封装、有机薄膜封装、无机/有机复合薄膜封装等。

    （3）柔性技术

    柔性显示技术一直是人们的梦想，也是OLED技术最独特的优势。柔性OLED器件的研究主要集中在衬底端阳极的改善和柔性衬底的研究上。传统的ITO工艺因为制备工艺较高，不适合用于以塑料材质为衬底的柔性器件上。并且由于铟(Indium)资源缺乏，找到能够取代ITO的透明阳极材料成为研究的热点，目前主要有机导电膜材料及碳纳米管等。PET、PES、PEN等塑料衬底和金属衬底都可用于制备柔性OLED器件。

    随着研究的不断深入，白光OLED的效率、寿命以及亮度等性能正在逐步提高，将向着大面积化、高可靠性、高效率及柔性化发展。另一方面，OLED照明产业化的序幕已经拉开，即将有更多高质量的白光OLED产品出现，带给我们更舒适、完美的享受。