国内外OLED技术及产业的发展概况

1、国内外OLEDK术及产业的发展概况OLED(Organic Light-emitting Diodes) ，中文名称为有机发光二极管，是基于有机半导体材料的发光二极管。OLED由于具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作温度范围宽、易于实现柔性和大面积、功耗低等诸多优点，不但可以作为显示器件，在照明领域也有很好的应用前景，OLEDE经被视为21世纪最具前途的显示和照明产品之一。OLED 的发展可以追溯到上世纪30年代， Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜，得到最早的电致发光器件，但是直到1987年才由Kodak公司的邓青云(Tang CW首

2、次研制由基于小分子荧光材料具有实用价值的 OLED(Alq 作为发光层)，而聚合物OLED(PLED 1990年由英国剑桥大学 的Friend与Burroughes等人用共辗聚合物PPV制造由来的。OLED 的基本结构通常是一种有机半导体层夹在两个电极之间的三明治结构，其中一个电极常采用一薄而透明的具有半导体特性的铟锡氧化物(ITO) 为正电极，而另一电极则通常采用低功函数的金属如Ca、 Al 等为负电极，当正负电极外加电压时，有机半导体层内就会产生激子并发光，依据有机半导体材料的不同，器件就会发射出红、绿、 蓝， 甚至白色光。为了获得更高性能的OLED， 有机半导体层通常包含多个层，如空穴注

3、入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、发光层（EML）、电子传 输层（ETL）和电子注入层（EIL）,同时还往往引入界面修饰层 等。OLED 按照组件所使用的载流子传输层和发光层有机薄膜材料的不同，OLEM区分为小分子基 OLE邯口高分子 基OLED（PLE邮种不同的技术类型；按照OLEDI动方式的不 同可分为无源（ 被动矩阵） 与有源（ 主动矩阵）两种驱动方式。根据OLED的技术原理和制备工艺，通常把 OLED产业链划分为设备制造、材料制备、驱动模块、面板和器件制造以及下游应用等几个部分，其中设备制造、材料制备和驱动模块属于上游领域，面板器件以及模组制造属于中游，各种应用则属于下游。国内外O

4、LED业发展态势一、技术研发1 、OLED件结构简化结构：OLED件为了获得高的电能利用率，都需要非常复杂的结构设计。这种复杂的结构增加了OLED勺生产工艺和生产成本，简化结构在一定程度上可以大大简化OLEDfe产过程，对于促进 OLED勺产品化具有很重要的意义。J. Meyer 等人在 2007年首次报导了一种只含有两层有机层的超简化绿光磷光器件，在100 cd/m2 下器件效率仍高达40lm/W(45 cd/A) 。 2011 年 Z. H. Lu 教授课题组提出使用氯处理的ITO表面功函数可以被提高到eV,在制备器件时，省去其他多余的空穴注入层和空穴传输层就可以达到能级匹配的目 的，大大

5、简化了器件设计和制备。Tandem 结构： Stephen R. Forrest 课题组首次报道了在一种白光磷光器件中使用 MoO3乍tandem结构连接层 的一部分，总功率效率为lm/W,很适合用在tandem结构的连 接层中。M. V. MadahavaRao提由使用pentacene/C60平面异 质结(PHJ)作为tandem结构里一种全有机型的内部连接层， 这 个连接层的透光率很好，减弱了微腔效应的影响。马东阁课题组对 pentacene/C60 的电荷生成层进行界面改性，制备出得白光磷光器件最大效率达到cd/A lm/W) ，而 roll-off 从 100cd/m2 到 1000

6、 cd/m2 ，效率仅从53 lm/W 下降到45 lm/W。SPP 增强OLED吉卞OLED生的光有2040% 被限制在SPP中，如果金属表面具有类似纳米结构的形貌，就有可能使限制在SPP中的光被提取由来。A. Kumar等人利用真空热蒸镀的办法形成一层金纳米团簇，将其应用在磷光器件中，使电致发光强度最大提高倍。A. Fujiki 等人利用化学法在ITO表面形成一层金纳米颗粒，然后在上面蒸镀CuPc作空穴传输层，通过调节CuPc的厚度来改变金属与发光层间的距 离，可以使发光强度得到20 倍的增强。F. Liu 等人利用柠檬酸钠还原法制备了银纳米粒子并在表面包覆SiO2层，将这些Ag-SiO2

7、颗粒间混在磷光发光层中，厚度为13 nm时器件在200 cd/m2 下的效率最大被提高三倍。量子点在OLEDlk的应用：Chang-Ching Tu等人利用电化学刻蚀的方法制备了硅量子点，并利用溶液旋涂的方法制备由硅量子点-有机杂化OLE端件，并且证明发蓝光的硅量子点由于表面氧化产生大的Stokes 位移而发红光，对红光硅量子位移可以忽略不计。美国能源部的“固态照明计划”中的“用于OLE胭态照明的量子点光增强基板”项目经过美国 QDVision 公司的努力，使量子点增强型基板使出光效率提高了60%，增加到76%。杂化白光OLE库构：杂化白光器件是被认为是目前一种非常有潜力的用于制备高效长寿命的

8、白光OLED勺方法，采用最多的是荧光蓝光发光体与磷光红- 黄或绿光发光体相结合的结构。Young-HoonLee等人制备由的暖白光器件，在 最大亮度24000 cd/m2 时的效率可达到12 cd/A。 Jwo-Huei Jou等人同时使用了深蓝(MDP3FL)蓝色(DSB)、绿色(Ir(PPy)3)、 黄 - 红色 (Ir(2-phq)3) 、深红色(Ir(piq)2(acac) 等五种发光材料，制备出白光器件显色指数高达93，在100 cd/m2 时的效率达到 lm/W lm/W1000cd/m2) 。新型结构的透明阳极：使用新型结构的透明阳极不仅可 以提高由光效率，而且是 OLE的大面积

9、方向的发展非常有前 景的透明导电电极材料。Koh 等人利用刻蚀的办法制备出具有周期性结构及形状化的ITO层可以有效减少光线在有机/ITO 层之间全反射，使效率大大提高了2 倍，如果再加上玻璃外表面微透镜是使用，器件效率甚至可以提高近3 倍，这是目前为止报道利用光提取技术增强效率效果最好的。2、OLEDH料OLED材料的特性极大地影响OLED件的性能，对 于OLEDa光材料，固态下有较强荧光、载子传输性能好、热 稳定性和化学稳定性强、量子效率高且能够真空蒸镀或可很好地溶解等特性是非常必要的，各公司和研究机构一直在材料规模制备做更多的工作。有机电极材料：电极材料分为阳极材料和阴极材料，其中阳极材料

10、常用的是铟锡氧化物(ITO) ，而阴极材料是各种低功函数的金属，如 Al、Agj> Mg Ca Ba等。除了利用碳材料和纳米金属线在阳极进行电极研究，有科学家在复合阴极材料中进行探索，比如使用八羟基喹啉锂来代替常用的氟化锂来改善电子注入，也有研究小组注重于纯有机材料在旋涂技术中对OLE湍件的改善，Jen K-Y Alex研究小组就开发了一 种基于聚药主链的水溶性的高分子界面材料PF-OH制备由高效的高分子OLE后光器件，相比于传统的无机界面材料有低 成本、节省工艺步骤的优势。有机电荷传输材料：为了降低电荷从电极注入后进入发光层的势垒，在器件中引入合适的电荷传输材料是非常必要的。对于传输材

11、料而言，最重要的是实现载流子的平衡，以免有空穴或电子的浪费。目前常用的空穴传输材料一般具有芳香胺单元，如NPB,TPD,TCT庶口 TAPC,而常用的传输材料有 AlQ、 BCP、 PBD、 TPBI 以及最近Junji Kido 小组开发出的Tm3PyPB。客体磷光材料：磷光材料的研究仍然集中在重金属配合物，尤其是在金属铱的配合物研究和开发，目前的难点围绕着蓝色磷光材料展开。LG公司的Youngjin Kang小组开发了一类带二氟吡啶这类强拉电子基团的铱配合物fac-Ir(dfpypy)3，该化合物的在二氯甲烷中有着高达77%的量子效率。除了传统的 CAN配体之外，CAP配体也逐步走进了科学

12、家的视野，Yun Chi 小组开发了一种新的方法来制备Cap配体的锦配合物，想摆脱对传统 CAN配体的束缚，由于磷原子的给电子能力更强，形成的配合键的键强也更强，有利于发光光谱的蓝移。除了金属铱配合物之外，最近 Mark Thompson小组利用更为廉价的一价铜的配合物来制作磷光材料，制备了一种新的配体mCPy制备器件时用具和 Cui共蒸镀，得到 CuI(mCpy)22 ，也取得了%的外量子效率，这个是一个令人关注的进展。主体材料：主体材料是获得高性能器件的关键，主体材料的研究在近几年取得了长足进步。主体材料可以分为空穴传输型主体材料，电子传输型主体材料和双极传输型主体材料。空穴传输性主体材料

13、一般都包含芳香胺结构，常见的是咔唑和三苯胺基团; 最近的一些研究也开始的引入芳香醚结构。最为常用的CB吩子，由两个苯基咔嚏分子组合而成，是最早见于文献报道的主体材料，由于咔唑结构有很好的空穴传输性能，同时拥有很好的三线态能级，是主体材料构建中的理想选择，但是仅有eV 的三线态能级将其应用限制在绿光和红光领域，而在蓝光磷光器件中的表现不够优良。最近的研究则是通过改变CBP勺连接方式或是引入桥环结构提高其热稳定性能得到BCB臧是改变其连接方式来改变能级分别得到m-CBP和 o-CBP， 后两者的三线态能级达到eV 和 eV， 而蓝光器件的外量子效率分别达到%和 %。荧光材料方面，性能最高的是日本出

14、光兴产(Idemitsu Kosan)的材料。红光效率达到了 11cd/A,寿命高达 16万小时；绿光效率达到30cd/A ,寿命为6万小时；正在开发 中的高效率、长寿命蓝光材料 BD-2 ,效率为A,寿命万小 时。磷光材料方面，UDC司开发的红光材料色度坐标为， 效率达到15cd/A， 500 cd/m2 下工作寿命超过15 万小时 ; 绿光材料色坐标为，效率达到 65cd/A,初始亮度为1000 cd/m2 时，寿命超过4 万小时 ; 最难得到的蓝色磷光材料效率达到了30cd/A,在200 cd/m2的初始亮度下，寿命达到了 10万小时。 总体上讲，OLEDI、绿、蓝三色材料的发光效率和发

15、光寿命均 基本满足实用化需求。表13-3 给出了国际代表性公司在OLED材料方面取得的器件性能进展。目前国际上与OLEDt关的专利已经超过1400份，其 中最基本的专利有3项。小分子荧光OLEDM料的基本专利由 美国Kodak公司所有，高分子OLEDM料专禾fj由英国CD丽美 国Uniax公司拥有，而小分子磷光 OLEDM料则由美国UDS 司拥有。二、OLEDS用随着OLE豉术的不断进步，不论是其面积尺寸、发光效率还是寿命都在不断提升， 与之相对应，OLED勺应用领域也从小尺寸应用的便携终端显示向中大尺寸应用的电脑屏幕和电视发展，近来也开始向通用照明领域渗透，除此之外，在军工、航天等领域的应用

16、也非常具有前景。1、信息显示随着三星相继推由配有OLEDt屏英寸和英寸 AMOLE屏）的高端手机，6英寸以下以下的AMOLED续增大市 场占有量。在各个厂家不断开发由612英寸的AMOLED幕后， OLEDT能作为高端显示器被用于平板电脑。据悉，在即将召开的CES-2012展会上，东芝将展示含有三星 7英寸OLEE®示屏 的平板电脑。近来各大显示产品公司均宣布将退出大尺寸OLED电视，表明大面积OLEDfe视即将问世。其中LG公司近日宣布 会在 CES-2012 上展出世界最大的55 英寸OLED TV 面板。2 、通用照明随着LED照明逐渐打入通用照明市场， OLED百明由于其显色

17、性高且属于面发光，不仅能呈现自然柔和的光线，而且在造型设计上也有相当大的发挥空间。随着OLEDS入实用，OLED百明应用开始进入视野。虽然到目前为止OLED在光效、寿命、价格方面都还不及 LED,但是众多公司着眼于 未来的全面普及，已展开了开发竞争，全力开发OLED百明。由 2011 年下半年开始，NEC、 Konica Minolta 、 Toshiba 、Panasonic（松下由光OLED百明）等各家大厂，陆续在多项展览 会上展由OLED百明的样品，甚至部分厂商已经公告未来产品 蓝图。2012法兰克福展OLED丁具成新亮点，欧司朗、飞利浦、 LG、Novaled、隆达、住友化学等公司均展

18、示 OLED百明产品。 2012 年 3 月 30 日，在东京地铁“自由丘站”内已开始采用OLED百明。自由丘站安装的 OLED百明灯为松下公司生产，发 光效率为30lm/W, 1枚8cm见方的面板约为3万日元。从2011 年4月开始销售OLE面板的KANEK於司将向餐厅等场所推广 产品。该公司计划促进在店面和显示器等用途采用OLE面板，在 2015 年向住宅和写字楼的普通照明推广，并提出在2020 年使销售额达到1000 亿日元的目标。三菱重工和罗姆等企业投资成立的Lumiotec 公司已经从2012年 3月开始销售发光效率40lm/W的OLEDT板，见方白面板仅售 3万日元。NEC照明公

19、司也通过开发全磷光材料，开发生了发光效率达到60lm/W的有机EL面板。计划在2012财年内将之应用于面向家庭的普通照明并上市销售。飞利浦预计在2013 年推出透明穿透式的产品， 2018 年推出多色彩与可挠曲的产品，一般照明也将在2018年的发光效率达到130lm/W。LG化学已推由第一款 OLE面板， 发光效率可达45lm/W及10,000小时的寿命；第二款预计在 2012年第二季量产，发光效率可达60lm/W及15,000小时的寿 命。三、产业现状根据市场研究机构DisplaySearch 预测， 未来市场对涉及OLED勺所有材料的需求将呈现飞跃式增长，OLE豉术未来将在显示器和照明两大

20、应用市场快速发展，且前景光明。根据统计2010年全球OLED业产值达10亿美元，比2009 年增长20%未来随着OLEDA手机、智能型手机、平板机、电 视机、照明领域发展，将使 OLED勺需求不断拓展，预计2017 年OLED业产值将可达800亿美元，其中OLED百明市场到 2016 年将达到48 亿美元。在 OLED1示方面，DisplaySearch 预计 2018年将超过200亿美元，达到所有平面显示器产值的16%。另据市场研究公司iSuppli 发表的研究报告称，2013年全球 OLED电视机出货量将从2007 年的 3000 台增长到280 万台， 复合年增长率为%，销售收入将从20

21、07 年的 200 万美元增长到14 亿美元，复合年增长率为%。依据OLED发光材料的不同，全王OLED面板制造商可以分为两个阵营：小分子OLED， 以柯达为代表，还有索尼、三洋、TDK eMagin、先锋、三星、LG 铢宝、悠景、宏景、 NEC等公司；高分子OLED则包括爱普生、DuPont、东芝等公司。截至 2010 年底，中国大陆共有4 条代线、 4 条 5代线。 目前中国大陆中小尺寸面板出货量被认为已比肩韩国和中国台湾，进入了高速发展的快车道。统计显示，目前，发展AMOLE使术的面板厂主要有京东方、 天马微电子、维信诺、虹视与彩虹等。这些企业主要可以分为两类：一类是有TFT-LCD液晶

22、屏幕制造基础的企业，比如京东方和天马微电子，另一类则是没有液晶制造基础、新进入 OLEDIU造领域的企业，比如 维信诺。我国OLED""业的主要任务和存在问题由于我国OLE附料的研发和生产脱节，研发机构虽有很多， 但是OLEDM料的生产厂商却极少，更缺少OLE附料的下游厂商，材料评估和产业化有明显障碍。与国外相比，我国OLED材料方面拥有的知识产权还是较少，需要加快研发进程。除了 OLEDM料需要我们加大研发力度，实际上我们在其配套材料和相关技术方面同国外比还是存在一些明显差距的，如驱动IC，全球已经有多家公司在从事 OLEE3区动IC的设计和生产，而我国只能从国外引进驱动

23、IC; 在大尺寸和彩屏技术上，由于设备条件相对落后，资金投入相对缺乏，目前还同国外发展有很大差距。这些环节上存在的不足，都一定程度地制约了我国OLEW料和技术的发展。中国OLED"业虽然前景广阔，目前国内相关企业也进行了和正在进行着相应的积累，对于国内的厂商来说仍有比较大的发展障碍：国内产业链上游环节薄弱，行业的配套能力欠缺 ; 在光电显示领域的人才储备很薄弱，特别缺乏电子元器件制造业的生产管理人才; 在基础研究、行业标准、行业资源整合方面的角色还有待强化; 在制造设备方面，国内还没有一家企业能生产OLED勺核心设备，主要设备完全依赖进口，这一方面增加了成本，另一方面增加了经营风险。因此开发先进的 制造装备也是该里领域考虑的重点。推动OLED业发展的对策和建议当前，世界OLE/业还处于产业化初期，我国拥有良 好的OLED"业发展基础，市场需求巨大，前景广阔，是难得 的发展机遇，具体应对措施如下：一是积极参与国家 OLED"业联盟建设。我国需要在国家层面加快建立OLE产业联盟，形成以企业为龙头，集聚高 等院校、科研机构、海外力量的国家级OLEDT程技术中心资源，并进行合理分工，协同攻关 OLEDS心技术，构建OLE出 利池，促进我国OLE产业的稳步发展。二是设立OLED业发展基金。OLED勾造简单，生产流 程不复杂，投资额约在