白光應用的OLED技術新發展

本文作者:admin       點擊: 2006-06-20 00:00
前言:
OLED 技術(有機發光二極體;Organic Light-Emitting Diode) 目前在手持式裝置顯示器應用的市場上正不斷地擴大,根據預測,運用OLED技術的顯示器其尺寸及產量將會持續不斷地增加。

白光OLED在照明應用上的發展課題

關於在照明的應用方面,隨著第一個產品即將問世OLED的潛力被寄予厚望,然而,特別是針對白光OLED應用,若要真正導入市場,其效率、壽命及製造成本等課題則有待進一步被發展以確保OLED技術未來的成功。
運用Novaled PIN OLED技術,可使紅藍綠二極體具高發光效率及更長壽命,目前該公司已經成功展示在頂部發光(top- emission) 與底部發光(bottom-emission)的發光結構上,並已超越許多手持式產品的技術需求。

Novaled的雙色光混合技術
Novaled有多種不同OLED類型的展示創下世界記錄的高效率,其中包括綠光底部發光OLED,紅光頂部發光OLED和白光OLED等。這些元件的使用壽命甚至超過具有相同射極系統的標準非掺雜式OLED結構的值。
Novaled 所開發的 PIN OLED技術是利用正極掺雜型電洞傳輸層( positively-doped hole-transport layer ;P層),本質導電發光區(conductive emission zone; I 層)與負極掺雜型電子傳輸層(negatively-doped electron-transport layer ;N層)所組成之OLED三層結構中加入經過電子性掺雜之導電層。

這個做法是受到非有機LED技術類似的啟發,主要的差異在於使用基於小分子的有機材料,取代基於原子的非有機材料.比起以相同層順序的非掺雜型結構,此具高傳導性的p/n掺雜型電荷導電層因可在接觸面大量增加注入電荷,並且降低跨這些傳輸層的電壓降而達到較高功率效率。

因此,PIN結構的做法也允許廠商使用較厚的傳輸層同時並不會有明顯的電壓降,甚至廠商可以在各種透明和不透明基板上整合高效率的頂部發光二極體。Novaled目前也針對這些技術開發了一系列特殊材料,確保Novaled PIN OLED™這些技術可以順利由實驗室的規模移轉到現有OLED生產線進行量產。
針對照明的應用,白光OLED結構一直獲得長足的進展。如同其他顏色的光源,白光OLED在如何提升效率、如何提升壽命等議題上也被強烈的要求,同時在許多的應用上,針對不同的使用環境,也需要調整光線的光譜,以達到不同種類的白光範圍,從顯示出帶點藍白光的寒色系(見圖E白點處)到可以發出黃白色的光線的暖色系(見圖A的白點處),如此才能夠提供客戶在照明應用上更舒服的感受。
  
圖1:有效率雙色螢光白色OLED的流明曲線其電流效率具有可觀的長時間使用壽命
 
圖2:基於雙色螢光白做法的大面積白光OLED顯示圖

與只能發出單一顏色的白光OLED產品相比,透過microcavity (微洞穴)效應的協助,OLED的發光光譜更可以大幅的擴大可見光頻譜範圍,意味產品可以利用兩種不同光源混色達到白光。Novaled基於二種螢光射極元件已經針對白光OLED結構達到白光調整成果,此成果已被證明是對延長壽命與高效率方面最佳的方案。

藉由改變掺雜型電荷傳輸層的厚度,microcavity 結構可被修改而不影響其操作電壓,例如純白光亮度達到1000cd/m2但是電壓卻可以降低到3.3伏特,色彩座標(0,34/0,35)(圖1),估計這些元件以1,000 cd/m²的亮度,整體發光效率可以達到13lm/W的程度,壽命超過15,000小時。

到溫暖的淡黃色光線時,在1000 cd/m2的亮度下發光效率更可以達到23lm/W,使色(座標)落在(0,44/0,42),元件壽命更可以達到20,000小時以上。圖2中,有一片幾近為50 cm²的大尺寸主動式白光OLED顯示器,這項產品採用Novaled所開發的技術,為利用兩種不同螢光光源混合成的大面積白光。

白光OLED的前景
這項白光OLED產品,目前已經準備好開始使用於顯示器各種應用之上(例如:單色,白光、RGB寬螢幕顯示器)和照明應用。此外,此技術亦適用於背光源的燈源使用。
但是,仍需要持續改善發光效率並讓產品特性能夠符合未來照明應用的需求。另外採用三種不同的結構來發光的OLED顯示器需要更進一步提升發光效率與色彩度,未來才有機會用於一般消費性白光市場。
使用新的磷光發光材料(Phosphorescent-Emitter)與結構可以輕易的將發光效率提升到50-100lm/w之間,這意味位著照明的應用將指日可待。 以現有之開發成果,未來Novaled將持續朝向開發PIN OLED技術前進,將可以加速OLED產品商品化。

Thomas Stübinger現為Novaled AG資深科學家 (http://www.novaled.com)。
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