OLEDOLEDOLEDOLED技术的发展趋势技术的发展趋势技术的发展趋势技术的发展趋势 从1987年柯达公司的邓青云博士在小分子金属配合物有机薄膜电致发光器件上的开创性成果至今的20年间，有机电致发光技术在发光材料，传输材料，器件结构，器件性能，应用领域等各个方面都取得了巨大的进展。有机电致发光器件具有与无机发光二极管相似的整流特性，因此也被称为有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diodes，或Organic Light-Emitting Devices），简称OLED。而且有机电致发光，甚至有机电子学的很多理论都是从无机LED和半导体理论借鉴引入的。 由于聚合物电致发光的发展，为区别有机小分子和聚合物电致发光，将聚合物电致发光器件称为PLED（Polymer Light-Emitting Devices）。虽然同属有机电致发光，OLED和PLED，在材料性能，制备工艺，以及发光理论上有很多的不同（注：将在后续文章中介绍这两种技术的区别），并且它们的基本专利属于不同的公司，有机小分子电致发光技术来自柯达公司(Kodak)，聚合物电致发光技术来自剑桥大学卡文迪许实验室，即剑桥显示技术公司(CDT)，因此在行业内根据采用的技术不同分为两大阵营。目前有机小分子电致发光技术发展稍快，OLED阵营目前稍占优势。 有机电致发光是自发光型的，并有丰富颜的发光材料以供选择，在显示和发光特性上具有高效率，高亮度（>10,000 cd/m2），高对比度（>1000:1），域宽（>100%NTSC），视角广（0~180o），响应快（微秒级）等优点，并且可实现轻薄化（小于1mm），柔性化的显示，这些性能超越了现在所有的显示技术，因而被公认为下一代的平板显示技术和照明技术。 2007年上半年，显示行业内几乎所有的一线企业，如Samsung SDI, LG Philips, Sony, Toshiba, LGE等，都发布了基于OLED(或PLED)技术的显示应用产品或样机，或研发计划；与此同时，照明行业 隐形茶杯内几大顶级企业，如Osram, GE, Philips等也都投入了巨大的研发力量在有机电致发光技术上；美国，欧盟等政府也投入大量资金予以重点支持。 虽然现在有机电致光显示/照明产品还未能完全发挥其所有优点，部分性能尚未完善，生产技术和成本上还有局限，但是毫无疑问地，有机电致发光技术挟有机电子学和技术（Organic Electronics）发展的强势，必将成为未来人类生活的重要一部分。这里我们仅回顾并介绍在最近和未来的几年内，有机电致发光技术中 OLED技术的发展和走向。 1.高效率 高效率是OLED技术的优势，这个优势可以从材料的选用，和器件的结构设计上进一步提高。 在OLED材料中，因为从电极注入的电子空穴的自旋是随机的，所以两者复
自制路由器天线合产生激子时单线态（电子激发后自旋方向无变化）仅占有一个量子态，三线态（电子被激发后自旋方向变化）占有三个量子态，及单线态激子仅占激子的四分之一，通常三线态之间的跃迁是禁阻的，即三线态的跃迁不发光，因此仅单线态的跃迁发光（即荧光），理论上通常OLED材料的内量子效率（产生光子与注入载流子之比，IQE）极限是25%，耦合出射后的外量子效率（发射出器件的光子与注入器件的载流子之比，EQE）就更低，通常在1%左右。1998年普林斯顿大学的Forrest小组，利用重金属原子Ir的有机配合物获得三线态的激发态到基态的跃迁发光（即磷光），这样同时利用荧光和磷光可使OLED材料的内量子效率100%，外量子效率（功率效率）可提高数倍以上（最新记录超过30%）。但是这类重金属配合物磷光材料寿命扔獠牧隙蹋虼讼嘤Φ难蟹⑷栽诩绦小＝衲?月持有普林斯顿专利的UDC公司的Ir(ppy)3绿磷光材料，初始亮度在1000cd/m2时，亮度半衰寿命已超过220,000小时。
因为磷光材料的寿命问题，因此还有一种方法来提高OLED器件的效率，就是同时使用荧光材料和磷光材料，利用相应的间隔层来控制分开三线态复合区域和单线态复合区域，以及相互之间的能量传递，这样也可以获得很高的外量子效率，并弥补了磷光材料的寿命问题。 对于单线态材料，若掺入一些顺磁性的纳米颗粒，在外加磁场作用下，利用自旋极化电荷转移过程，可以增加单线态激子产生的比例，提高内量子效率。 另外，对器件的结构设计也可以有效地增加OLED器件的外量子效率。最常用的就是利用传输和注入性能好的载流子注入层、传输层、修饰层和电极层，如LiF，Bphene:Cs， Li：Ag， 导电聚合物PEDOT:PSS等，可降低载流子在电极和有机层之间的注入势垒，提高载流子的注入效率获得功率效率（lm/W）的提高。 在器件中的各发光层之间插入载流子阻挡层，利用它来控制载流子注入平衡，可以提高激子复合几率，提高功率效率；插入光电导层，在外部光照射和驱动电压作用下，光电导层将产生载流子，弥补传输过程造成的载流子不平衡，提高了激子复合几率，最终提高功率效率。 还可以将多个相同的发光单元通过合适的连接层串联在一起，虽然提高了驱动电压，但是可以使电流效率（lm/A）显著提高，适合需求高亮度的应用。 另外，设计发光层和传输层的厚度的层数，形成有机量子阱结构的器件，可以增加激子的形成几率并有效地将激子限制在阱中，提高器件的功率效率。 同样是设计发光层，传输层及电极或辅助电极的厚度，对发射光形成微腔效应，
减小发射光的半高宽度，增大发射强度，提高功率效率。索尼在2007年CES上展出，并宣称要于下半
8418模具钢年批量生产投入市场的11’ OLED TV中采用了STE (Super Top Emission) 技术就是针对RGB三的发射分别设计不同的光程长，形成微腔效应，来增强特定波长的耦合输出并控制发射光谱的谱型。但是有微腔效应的器件，其亮度（颜）随视角改变而明显变化，因而一般利用的是弱微腔效应。手持设备如果从保密角度考虑，利用强微腔效应不仅可以获得高亮，而且使得旁边的人无法看见显示内容，可谓一举两得。 此外，利用反射电极，输出耦合层等结构上的设计提高发射光的耦合出射效率，获得功率效率的提高。 2.白光 高效的白光是照明应用的基础，也可以配合现在成熟的彩膜技术实现彩化显示，另外，高效高亮且极薄的白光OLED器件可以作为液晶显示的背光，大大减少背光模组对光学薄膜的需求，显著缩减液晶显示器的厚度，采用一些特殊的技术，如混入取向一致的聚合物膜中，还可以获得偏振光发射，进一步简化液晶显示的结构，也有助于实现柔性液晶显示。 OLED实现白光发射的方法主要有三种：三基发射混合白；互补发射混合白；利用颜转换层，将部分发射光转换成另外的颜，最终混合成白。
作为照明应用来说，互补方案器件的结构简单，效率高，通常利用磷光材料可获得高效率，若同时利用荧光和磷光材料则可兼顾效率和寿命，并可在一定程度上控制白光的度。 对于显示应用来说，均衡的RGB发射是理想的状况，通常利用三发射层来实现，但是这样的器件驱动电压高，功率效率低。 一般，可以利用某些传输层的发光波段，配合另外两基，在结构设计合适的注入势垒和符合区，增加在传输层上的复合几率，这样可以减少器件的有机层厚度，降低驱动电压。 显然，单发
射层的白光发射更具优势，因为结构简单，制造方便，效率还可以更高。通常单发射层的白光采用单一主体材料（Host），多种掺杂（通常是磷光材料）的方式来实现，但是由于激子复合能量从主体材料传到不同的掺杂材料的几率不同，且这掺杂这一过程难以控制，造成器件的重复性不好。再者，一般要求主体材料的“禁带”（即分子中最高位已占据电子轨道HOMO，和最低未占据电子轨道LUMO之间的能量差）比掺杂材料高，载流子均衡迁移性能好，激子复合能量从主体传到掺杂材料的效率高（猝灭陷阱少），但是满足这些条件的材料很少，亟待开发。 还可以利用某些材料的激基缔合物（同一种分子的基态分子和激发态分子结合成
热转印印刷机一个发光体系）发射和本征发射来获得单发射层的白光。因为激基缔合物通常在传输层和发光层界面形成，而且激基缔合物的发光通常在本身发光的长波一侧，这样利用同一种材料可以获得两种近似互补发射混成的白光，这种方法的优点是功率效率高。但是同样地，激基缔合物的形成无法精确控制，虽然白光的重复性得以保证，但是多数情况下白光的度会随注入的电流密度发生变化，获得相同发射性能时器件的驱动条件差别较大。 虽然实现白发射的方案很多，但是单发射层白光仍然是白光OLED技术的研发重点之一，而且利用上面的方法可以对白光的度进行调控，也可以说是意外的收获了。 2007年欧盟OLLA高科技项目资助的Philips公司公布效率超过150lm/W的白光器件，其中利用了磷光材料，如图4所示，在阳光照射环境下OLED发出刺眼白光。
3.主动矩阵和柔性显示 配合当前成熟的TFT技术，OLED技术可成功地用于主动矩阵显示。由于OLE制作交通工具
D是电流驱动的，因此需要在TFT的电路和材料上有所考虑，通常电子迁移率高的多晶硅TFT可以满足驱动电流负荷需求，但是多晶硅材料的不均匀性，给均匀的显示带来困难，虽然电路上可以进行补偿，但是目前相当部分的OLED显示器件采用的是均匀性好的非晶硅TFT驱动。 最近，康宁公司发明了在玻璃基板上方便制备晶体硅的技术，即SiOG转印技术，无需激光退火工序，可获得均匀性好的多晶硅层。若以此为基础研制出TFT基板，对于OLED显示器性能的提高有极大帮助的。 另外，现在平板显示的一个发展趋势是柔性化。与电子纸相比OLED在显示效果上取胜，与柔性液晶相比，在轻薄化和柔性化及显示效果上占有优势。这都得益于有机电子学和材料的发展，今年Sony发布了利用并五苯做OTFT（有机薄膜场效管）驱动的透明塑料衬底上的柔性OLED显示，比LG P在不锈钢箔上的柔性OLED显示更胜一筹。与其它柔性显示，平板OLED显示相比，透明柔性OLED虽然在应力匹配上要比较容易满足，但是面临的因密封失效造成的暗点情况更严重，这也是柔性OLED显示面临的主要困难之一。 4.制造技术 为推进OLED显示产品的发展，降低生产成本，提高良品率，是显示行业中企业关注的重要问题。柯达公司作为OLED技术的发源地自然一马当先。首先他们提出利用白光加彩膜的彩化OLED显示方案，这一方案被Sony，Samsung SDI等公司采用，因为这一方案减少了精细掩膜的适用，降低成本，提高良率。此外，他们采用新的线型有机蒸发源技术，比传统的点源蒸发技术，提高了材料利用率，有机膜的均匀性和产率良率；另外采用与ULVAC合作
的新生产线技术，将原来的单项工序单口出入的方式，改为in－line方式，即当前工艺腔室的入口和出
通用机关零件
口分别连上下工序腔室的出口和入口，提高了产率。 在通常彩化工艺中需要用到精密掩膜，若采用RGB并列的方案则需要三个掩膜板或对位三次，这样不仅过程繁琐，良品率和生产时间都受限，因此少用或不用掩膜板成为一个需要解决的问题。前面提到白光OLED加彩膜的技术可以只使用一个模板。三星开发出一种激光诱导热成型技术（Laser induced Thermal imaging. LITI），无需掩膜，如图6, 只需要激光束扫过，被照射的材料就与下层材料的表面结合，揭开上层板，就在下层衬底上得到了规则的图形。
Dupont公司的小分子材料溶液处理技术，也无需使用精密掩膜，打破了只有聚合物才能打印的传统局限，对于制备单层，大面积OLED器件具有高效，快速等优势，使得OLED也可以打印制造，在柔性OLED显示roll-to-roll制造方面有更为重要的意义。 密歇根大学开发出纳米光刻（Nanolitography）技术制备出半透明的金属电极，以替代ITO电极，提高载流子注入效率，并有效防止电极成份原子向有机层的扩散。这一技术利用纳米级的金属格栅保证了作为电极时的电导率和透过率，无需使用昂贵的金属材料，并且与有机层折射率差小，还可改变结构产生偏振片效果。此技术在纳米金属线的参数，及导电率和透过率的折衷处理等方面还需要完善，但是可以预见到，随着纳米技术和无机半导体制造工艺中纳米制程技术的发展，此类技术会越来越多地应用在OLED技术上，提高OLED的性能表现。 在封装技术方面，vitex公司采用聚合物/无机/聚合物/无机/…/多叠层方式，兼顾了附着性，防渗透性和强度，可满足纤薄，顶发射OLED器件的需要。 5.新应用 OLED技术是有机电子学和
技术中发展得较快的一个领域，因此开发OLED在照明和显示之外的应用也是研究的课题之一。其中在下面几个领域内取得进展： OLED集成太阳能电池技术。在OLED反射阴极后制作有机太阳能电池，这样有效地降低环境光的反射，而不降低出射效率。同时将入射的环境光和不能耦合出的OLED发射利用来转化成电能存储起来，提高能量利用率，这对在移动和手持设备上的应用有很大的意义。
微显示。OLED微显示技术最早为军事应用开发的，现在已经装备美军和英军，作为直升机飞行员的头盔显示器。将OLED单元集成在硅基上，首先容易制作TFT驱动，充分发挥了OLED的高效，低能耗，高对比度，高亮度，响应快以及固态显示（承受高g机动）等优点。 OLED-on-CMOS. 这一技术利用OLED技术的低驱动电
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