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OLED照明技术发展趋势

发布时间:2022-06-09 发布时间:
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(1) OLED照啁的技术瓶颈影响OLED照明技术发展的最大障碍是器件寿命、成本和材料稳定性问题,在OLED材料中,发光波长和寿命是有正相关的,发光波长越短寿命就越低,因此突破蓝光器件使用寿命瓶颈是OLED -大重要课题。在低耗电化方面,则应考虑磷光发光材料和组件结构设计及光取出效率的提升;在驱动电压方面则需要开发高迁移率的材料,有助于降低驱动电压。

在基板的纳米级多层薄膜的高速连续制程技术的开发上,应针对薄膜基板的阻水、阻氧薄膜、滚动条式( roll-to-roll)生产的低成本技术展开研发工作,将是未来OLED照明商品化,扩大市场应用的关键技术。

(2) OLED照明发展展望在固态平面照明应用方面,维信诺的低成本W-OLED照明技术在寿命方面已经取得了突破性进展,2009年5月清华大学和维信诺宣布,OLED白光照明产品在lOOOcd/Ⅱi2初始亮度下,寿命超过了lOOOOOh,这是全球业界的最高记录。近期推出了几款OLED特殊照明灯具样品。

OLED照明的效率、成本、市场需求和OLED生产技术等都将影响OLED照明器件进入通用照明领域,也是OLED照明技术走出实验室、进入市场应用所需面对的问题。OLED在未来能杏成功进入通用照明领域,取决于3个关键因素:更高的发光效率、更长的寿命以及有竞争力的价格。

NovaledAG(德国,德累斯顿)公司成功地将硅工艺中著名的PIN结构应用到OLED制造中,使其满足了以上三个条件。这种结构拥有一个P空穴传输层、一个本征导电发射区及一个N电子传输层。在P极、N极与高导电层的接触面上极大地增加了电荷载流子的注入,使传输层之间的压降达到最小。因此,这种PIN结构可以在更大的衬底上集成高效率顶部发光OLED。

NovaledAG(德国,德累斯顿)公司研发的红、绿、蓝OLED器件在外界的恒定电流驱动,采用磷光Ir (ppy),的底部发射绿光的OLED器件,在亮度为500cd/m2时,寿命为35000h。与之相比之前报道的采用Ir (ppy)。的OLED器件,在亮度为600cd/m2时,最长寿命仅有lOOOOh。采用深蓝荧光的底部发光PIN-OLED的寿命一亮度曲线,这个初亮度为890cd/rTi2的器件经过了3000h的测试,其亮度依旧高于最初亮度的70%。使用Merck OLE Materials公司的深红色磷光发射器,制作了顶部发光PIN-OLED,其初亮度为500cd/m2,寿命达到了lOOOOOh,这种效果与底部发光PIN-OLED相似,甚至超过了使用相同发光器件的无掺杂OLED的使用寿命。结果表明,将有机发光材料技术与PIN技术相结合的PIN-OLED,可以达到甚至超过采用传统无掺杂电荷传输层的OLED的寿命。此外,采用这种技术可以保持顶部发光OLED卓越的性能并延长使用寿命,现有的lOOOcd/m2 PIN-OLED。

采用深蓝荧光发射器的底部发光PIN-OLED,CIE色彩坐标为(0.15,0. 16),初亮度890cd/m2,亮度降到最初亮度的50%时的预期寿命:7500h。在积分球内测试CIE色彩坐标为(0.34,0.33)的白色荧光PIN-OLED,在亮度为lOOOcd/m2时,其发光效率达到了17 Im/W,使用寿命达到了20000h。而对照明来说,则要求在亮度为lOOOcd/m2时达到50~80 Im/W的发光效率。很显然,这个目标只有通过进一步提高器件的参数等途径才能实现,如采用三个发射器的系统或提高光输出耦合效率的技术。

2008年3月26日,欧司朗率先研发出尺寸为100 CII12的OLED照明灯具,显色度指数( CRI)为80,耗电不到100W就能够达到500 Im的总光通量。效率达到46 ln∥W、亮度达到lOOOcd/m2,连续使用5000h以上。

LEDON推出该公司首个OLED照明模块原型,原型包括两个系列LUREON和LUCEOS,如图5-37所示。LUREON-OLED照明模块尺寸有100×lOOcff12和100×50crr12两种,他们可以很轻松地集成为一个大面积照明系统。LUCEOS - OLED则为一个六角形,此模块是采用欧司朗的ORBEOSCDW-0310LED完成。

目前在改善OLED器件里的有源区发光效率方面还存在很大的改进空间,同时也要在OLED制造工艺方面投入相当大的精力。目前OLED电极设计技术可以减少损耗,不过也可能阻挡或损害器件发射光线,最终降低器件效率。今天,市场上虽然有很多电极设计技术来改善电阻(不能完全消除),不过却产生面板尺寸增加的问题,不过受此效应影响的光源损耗非常小。

OLED与LED截然不同的是外量子效率表现最好的是在绿光,蓝光和红光表现较差,因此总体白光性能还不尽加人意。由于波导的原因,平面OLED设计中的外部量子效率一般受限在20%左右,因此在增强外部量子效率方面还需要更多创新,其目标是将外部量子效率提高到70%。

OLED的灯具效率也比传统灯具高许多,尽管这一优势仍未完全展示出来。由于OLED是面发射光源,灯具损耗几乎可以忽略。尽管灯具效率可以提高,但也不能无限制增加,这是因为随着OLED面积的增加,这些灯具的价格也会随之提升。另外,需要注意的是,由于目前市场上仍没有出现商用化的产品,因此对灯具效率的评估都是基于实验室数据。

有效改善OLED性能的关键是不断寻找合适的同时能实现白光照明的稳定材料,这当中寻找蓝光材料是最困难的。目前有关OLED效率的进步已经非常快了,但是仅提高效率还是远远不够的,要真正商用化还需要在其他方面进一步研发,如膜层必须能够大面积低成本制造、基板小型化、电极损耗等都需要综合考虑。


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