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OLED显示与照明——从基础研究到未来的应用

马东阁

【摘要】有机发光二极管(OLEDs)已经成为当今最重要的显示和照明技术,不仅在

产业上得到了应用,在学术上也得到了广泛研究,它不仅涉及化学、材料科学,也包含

了物理学、光学、电子学、器件物理学、凝聚态物理学和半导体物理学等诸多学科

内容.本文从OLED的工作原理和所涉及的材料出发,介绍了设计高效率OLED器件

结构的物理基础和设计原则,最后对OLED在显示和照明领域的应用做了展望.

【期刊名称】《液晶与显示》

【年(卷),期】2016(031)003

【总页数】13页(P229-241)

【关键词】有机发光二极管;显示;照明

【作者】马东阁

【作者单位】中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室,

吉林长春130022

【正文语种】中文

【中图分类】TN383+.1

有机发光二极管(OLED)是近年来开发出的一种新的发光二极管，其简单的制备工

艺、低的工作电压、丰富的材料来源、高效能、低能耗、色彩丰富及平面发光、超

薄等诸多优异特性，受到全球显示和照明产业界的普遍关注[1-4]。

OLED是信息领域正在崛起的新兴显示技术，具有全固态、主动发光、高对比度、

响应速度快、视角宽、色彩逼真、清晰度高、超薄、易于柔性显示等诸多优点，已

应用于手机、个人数据处理器、数码相机、汽车仪表盘等中小尺寸彩色显示，并且

以彩色电视为代表的大屏幕平板OLED显示技术也取得了较大的研究进展，三星

和LG都有55in(1in=2.54cm)OLED电视机产品展示。据DisplaySearch公司

预测，到2015年，OLED显示屏的销售将从2008年的5.91×108美元增长到

6×109美元，届时，OLED电视将成为最大的应用，市场容量总计达2.6×109美

元，手机显示屏市场将占到1.9×109亿美元。

作为照明光源，除了和无机LED一样具有绿色、环保、节能等优越性能外，OLED

还具有有别于无机LED的独特的优点。OLED是目前唯一的面光源，其光利用率

会大大提高；OLED非常容易用简单的工艺如印刷技术做成大面积；柔性弯曲：

OLED可以做在塑料等超薄、轻重量的柔性可弯曲的基板上，具有轻、薄、可弯曲

等特点，应用更加灵活、方便；OLED是目前唯一一个可作成透明的照明光源；

OLED很容易进行颜色调节，实现高显色指数CRI(大于80，甚至可以大于90)的、

更加自然的白光；OLED不存在散热问题；OLED发射的光线非常柔和，可模拟太

阳光，非常适合人的生理需要。目前白光OLED的效率已经超过了120lm/W，

寿命2×104h以上，并已经有少量的发光板和灯具产品出售。根据市场调研机构

DisplaySearch预测，OLED照明市场在2018年将会超过6.3×109美元，包括

普通照明、医疗照明、装饰照明、汽车照明、背光源等领域。

OLED是一种电流注入型器件，其器件结构如图1所示，它的电致发光包括载流子

注入、载流子传输、载流子复合和激子衰减4个过程，它们直接决定了器件的性

能，而这些过程不但与材料有关，也和器件的结构密切相关。如图2所示，为了

获得更高效率的OLED，就要保证载流子平衡的注入、传输和有效的复合，高效地

利用激子，使激子100%地得到发光[5]。

对于OLED材料，按发光材料种类可分为小分子和高分子两种,它们的差异主要表

现在器件的制备工艺不同，小分子材料主要采用真空热蒸发工艺，高分子材料则采

用更简单的旋转涂覆或喷墨工艺。由于成膜质量和材料纯度对器件性能的极大影响，

目前真正在OLED产品中应用是热蒸镀的小分子材料，而高分子材料其器件的性

能还远没有达到要求，但其简单的加工工艺为未来OLED的应用降低成本提供了

有效途径。OLED材料按发光性质又可分为荧光材料(图3)和磷光材料(图4)[6]，

荧光材料是单重态激子发光，由于受电子自旋统计的限制，其器件的内量子效率最

大不超过25%，但荧光材料具有器件长期稳定性的优点；磷光材料是三重态激子

发光，由于可以实现100%的激子发射，因此用磷光材料制备的OLED具有高效

率的特点，但目前蓝光磷光材料仍然存在稳定性的问题，极大地限制了磷光材料的

应用。为了解决这个问题，人们在实际应用中考虑了蓝光用稳定性更好的荧光材料，

而绿光和红光则使用效率更高