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□ 本報(bào)記者 徐建華
最新一期的美國(guó)《應(yīng)用物理雜志》刊登了一項(xiàng)來(lái)自中國(guó)科研工作者的最新研究成果———中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所科學(xué)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(jī)發(fā)光二極管。
有機(jī)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(jī)復(fù)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(jì)算機(jī)顯示屏、便攜式系統(tǒng)的顯示屏，也可以用于照明設(shè)備等。相比傳統(tǒng)的LCD顯示，OLED顯示的一個(gè)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(shí)間更久，可以廣泛地用于小的便攜式設(shè)備，這些設(shè)備大多都采用單色的、低分辨率的顯示屏以降低功耗。
有機(jī)發(fā)光二極管被認(rèn)為是未來(lái)最重要的平板顯示技術(shù)之一，在背景光源和照明領(lǐng)域也顯示了巨大的應(yīng)用前景，成為當(dāng)今熱門研究領(lǐng)域。通過(guò)自身的努力，中國(guó)科研工作者在該領(lǐng)域目前已經(jīng)取得了令人驕傲的成績(jī)。
發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，在日常生活中已有廣泛應(yīng)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(zhǎng)等特點(diǎn)。但發(fā)光二極管一般由無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料如鎵、砷、磷等制成，工藝復(fù)雜，成本較高。此外，普通無(wú)機(jī)發(fā)光二極管為點(diǎn)光源，較難應(yīng)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(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的馬東閣研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用類似于塑料的碳基有機(jī)材料制成了有機(jī)發(fā)光二極管，其加工比較簡(jiǎn)單，成本較低，而且這種有機(jī)發(fā)光二極管是一種光源面積較大的面光源。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，這種有機(jī)發(fā)光二極管只需要單發(fā)光層就能實(shí)現(xiàn)高效率，而不需要多個(gè)復(fù)雜的發(fā)光層；把單元有機(jī)發(fā)光二極管串聯(lián)起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)更高的工作效率。“簡(jiǎn)單的單發(fā)光層，通過(guò)疊層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高效率，110 cd/A（電流效率）效率應(yīng)該是目前白光器件較高的效率。”馬東閣說(shuō)，他們開發(fā)的有機(jī)發(fā)光二極管在成本、發(fā)光模式等方面優(yōu)勢(shì)明顯，在照明、顯示器背光源等領(lǐng)域擁有良好的應(yīng)用前景。
據(jù)悉，自從1987年世界上第一個(gè)高效率OLED在美國(guó)成功問(wèn)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?cè)谠擃I(lǐng)域做了大量工作，開發(fā)出了高效率、長(zhǎng)壽命的紅、綠、藍(lán)OLED，也開發(fā)了高效率的白光OLED，并正在推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化。”馬東閣說(shuō)。
據(jù)了解，從OLED的結(jié)構(gòu)、制備工藝、驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)光性能等方面考慮，它具有許多的優(yōu)點(diǎn)：厚度薄、質(zhì)量輕，其核心厚度可小于1毫米，約為L(zhǎng)CD的1/3；全固態(tài)結(jié)構(gòu)，抗震性好，可以適應(yīng)巨大加速度、振動(dòng)等惡劣環(huán)境；響應(yīng)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(dòng)圖像；材料消耗少，制備工藝簡(jiǎn)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(chǎn)；低直流電壓驅(qū)動(dòng)(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(wú)需背光照明，能夠在不同材質(zhì)的基板上制作成可以彎曲的柔軟顯示器等。
眾多優(yōu)點(diǎn)決定了其廣闊的應(yīng)用前景，目前，日本、英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)和荷蘭等國(guó)家在OLED方面已取得了很大的成就，但基本還處于實(shí)驗(yàn)階段，市場(chǎng)占有率很低，這主要是由于其技術(shù)上還存在一些亟待解決的問(wèn)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(méi)有OLED產(chǎn)品誕生，但國(guó)外預(yù)計(jì)2010年和2011年后將有產(chǎn)品問(wèn)世，我們也在跟蹤世界前沿，加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”馬東閣表示，“白光OLED要得到應(yīng)用，現(xiàn)在必須解決效率、壽命和成本問(wèn)題，除了材料成本的降低，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)應(yīng)該是降低成本的最主要的工藝。另外，疊層是實(shí)現(xiàn)OLED高效率、長(zhǎng)壽命的最主要器件結(jié)構(gòu)，具有重要的應(yīng)用開發(fā)價(jià)值”。
業(yè)內(nèi)人士指出，OLED產(chǎn)業(yè)之所以吸引了全世界，特別是國(guó)內(nèi)“眼球”的關(guān)注，首先是因?yàn)镺LED是未來(lái)極具潛力的平板顯示產(chǎn)品，符合超薄、節(jié)能、低成本、環(huán)保等硬件要求。另外OLED產(chǎn)品處于開發(fā)初期，新的應(yīng)用領(lǐng)域有待開拓，中國(guó)有機(jī)會(huì)在OLED領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。另外就是國(guó)家以大力發(fā)展平板顯示行業(yè)為政策導(dǎo)向，眾多的投資可以支持OLED事業(yè)的發(fā)展。
馬東閣認(rèn)為，我國(guó)的有機(jī)發(fā)光二極管產(chǎn)品如果想從技術(shù)、質(zhì)量等方面達(dá)到世界先進(jìn)水平，很好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，需要繼續(xù)改善器件在高亮度下的效率問(wèn)題，開發(fā)新的工藝，降低成本，滿足產(chǎn)業(yè)化要求，改善大面積化的均勻性問(wèn)題，繼續(xù)改善器件穩(wěn)定性和解決好產(chǎn)業(yè)化工藝與技術(shù)問(wèn)題，做好市場(chǎng)開發(fā)工作。《中國(guó)質(zhì)量報(bào)》
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LED發(fā)光二極管
