OLED照明技術現(xiàn)狀及未來挑戰(zhàn)分析
有機發(fā)光二級管(OLED)是一種夾心型電子器件,即在兩個電極間夾有多個有機薄膜層。OLED作為一種平面型光源,由于發(fā)出的光質非常接近自然光、無毒環(huán)保、可采用傳統(tǒng)半導體蒸鍍工藝加工并能夠制備在柔性襯底上,普遍認為其在通用照明領域會有重要的應用。近期雖然有OLED照明產品上市,但是其昂貴的價格極大地阻礙了自身的發(fā)展。當前無機LED的照明價格為7-10$/kilo-lumen,市場上節(jié)能燈的照明價格約為22¥/kilo-lumen,而OLED照明燈具,美國能源部希望其照明價格能在2020年降到20-25$/kilo-lumen,因此,對現(xiàn)有OLED技術和材料的升級已顯得迫在眉睫。接下來談一下本人在這方面的看法和建議。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/136568.htm燈具的照明價格是決定其能否市場化的關鍵因素。OLED照明價格可由如下公式表述:
(1)式中分子為每平方米面板的生產成本,分母為每平方米面板在額定電壓下提供的光通量(或明亮度)。我們知道,生產成本取決于量產規(guī)模,這也是業(yè)內很多人士寄OLED照明產業(yè)化希望之所在,但是任何產品的大規(guī)模量產必須有一個前提,即生產出來的產品必須具有實用性,因此,OLED照明首先要解決的問題應該是公式1中的分母,即顯著提高OLED燈具的光出射度(或光通量、明亮度)。OLED的光出射度可由如下公式表述:
(2)功率效率目前是大家非常關注的一個指標,單點白光OLED的功率效率能夠穩(wěn)定達到80lm/W左右,但是在未來量產15厘米乘15厘米或更大尺寸的OLED照明面板時,功率效率能夠保持在30-40lm/W就已經是非常不錯的,短時間內很難會有大幅度的提高,因此,通過提高OLED照明面板的功率來提高OLED燈具的光出射度是一個非?,F(xiàn)實可行的有效辦法,這同時也可以大幅度降低OLED的照明價格(見公式1)。提高OLED的功率實際上就是我們熟知的大電流和低電壓性能(在這一點上和無機LED是一致的,現(xiàn)在無機LED強調的就是大功率芯片制備技術),PINOLED結構是這方面的代表性技術。
德國Novaled公司是PINOLED結構的所有者,圍繞這個器件結構,他們開發(fā)出很多p型和n型摻雜材料體系,極大地促進了OLED照明技術的發(fā)展,應該說PINOLED結構是最有希望實現(xiàn)OLED照明產業(yè)化的技術體系,但是當前PINOLED結構上的設計仍舊存在著進一步提升的空間,可以從OLED材料發(fā)展的歷史來談這個問題。從1987年到2000年,OLED中基本不使用電摻雜材料,主要的材料研發(fā)圍繞如何獲得高水平的發(fā)光層結構,這個時期涌現(xiàn)出一批經典的空穴傳輸材料(如NPB、CBP、TCTA、m-MTDATA等)和電子傳輸材料(如Alq3、BCP、Bphen、TPBI等)。在上世紀90年代后期,參照無機LED結構,人們開始在OLED中使用并研發(fā)電摻雜材料,借以降低OLED的工作電壓,但是這是圍繞當時已經成型的發(fā)光層材料展開設計的,所以,目前我們所見到的p型摻雜材料和n型摻雜材料的最好電導率均在10-5S/cm左右。可以想見,如果想提高當前PINOLED的性能,就必須進一步降低電子和空穴傳輸過程中的歐姆損耗,所以就必須使用更高電導率的有機電摻雜材料,這也應該成為當前OLED照明技術發(fā)展的主流方向,應集中力量給予突破。在OLED中使用高電導率的有機電摻雜材料的另一個優(yōu)點是可以有效增加OLED的厚度,這能夠極大提高OLED的工作穩(wěn)定性(參照無機LED結構即可理解這一點)。
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