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(fā)出的一種制造成本較低、發(fā)光效率高的疊層型有機發(fā)光二極管。
有機發(fā)光二極管(OLED)是一種薄膜發(fā)光二極管(LED)，它的發(fā)射層是一種有機復合物。這些器件的加工相比傳統(tǒng)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(tǒng)的顯示屏，也可以用于照明設備等。相比傳統(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)光二極管，其加工比較簡單，成本較低，而且這種有機發(fā)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(fā)光二極管只需要單發(fā)光層就能實現(xiàn)高效率，而不需要多個復雜的發(fā)光層;把單元有機發(fā)光二極管串聯(lián)起來，就可以實現(xiàn)更高的工作效率。“簡單的單發(fā)光層，通過疊層結構實現(xiàn)了高效率，110 cd/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(fā)的有機發(fā)光二極管在成本、發(fā)光模式等方面優(yōu)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(jù)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(fā)展引起世界工業(yè)界和科技界的廣泛重視，開始在全世界迅速發(fā)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(fā)出了高效率、長壽命的紅、綠、藍OLED，也開發(fā)了高效率的白光OLED，并正在推動其產業(yè)化。”馬東閣說。
據(jù)了解，從OLED的結構、制備工藝、驅動電路和發(fā)光性能等方面考慮，它具有許多的優(yōu)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(tài)結構，抗震性好，可以適應巨大加速度、振動等惡劣環(huán)境;響應速度快，約為數(shù)微秒至數(shù)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(guī)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(yōu)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(wěn)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(yè)化進程。”馬東閣表示，“白光OLED要得到應用，現(xiàn)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(xiàn)OLED高效率、長壽命的最主要器件結構，具有重要的應用開發(fā)價值”。
業(yè)內人士指出，OLED產業(yè)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(jié)能、低成本、環(huán)保等硬件要求。另外OLED產品處于開發(fā)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(fā)展平板顯示行業(yè)為政策導向，眾多的投資可以支持OLED事業(yè)的發(fā)展。
馬東閣認為，我國的有機發(fā)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(xiàn)產業(yè)化，需要繼續(xù)改善器件在高亮度下的效率問題，開發(fā)新的工藝，降低成本，滿足產業(yè)化要求，改善大面積化的均勻性問題，繼續(xù)改善器件穩(wěn)定性和解決好產業(yè)化工藝與技術問題，做好市場開發(fā)工作。《中國質量報》
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