PHOLED(磷光有機(jī)發(fā)光器件)顯示技術(shù)

PHOLED的誕生
PHOLED（磷光有機(jī)發(fā)光器件）是有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的一種，它的效率可以高達(dá)傳統(tǒng)熒光OLED的4倍。OLED是單片固態(tài)器件，通常由被兩層薄膜導(dǎo)電電極夾在中間的一系列有機(jī)薄膜組成。 如果在OLED上加電，導(dǎo)電載流子（空穴和電子）將從電極注入到有機(jī)薄膜。然后，在電場(chǎng)的作用下，這些載流子在器件內(nèi)部遷移，直到復(fù)合形成激子。一旦形成，這些激子或激發(fā)態(tài)，將通過發(fā)光和/或發(fā)熱的方式下降到較低的能級(jí)。

利用傳統(tǒng)的熒光發(fā)射，只有大約25%的激子能量會(huì)轉(zhuǎn)化成光，而其余的75%會(huì)以熱的形式損失掉。通過使用某些磷光材料，UDC公司在普林斯頓大學(xué)和南加州大學(xué)的合作伙伴在20世紀(jì)90年代末發(fā)現(xiàn)，高達(dá)100%的激子能量可以轉(zhuǎn)化為光。

表1 Universal PHOLED材料的器件性能數(shù)據(jù)

這一發(fā)現(xiàn)是個(gè)重大突破。這意味著，OLED的效率可以達(dá)到以往所能夠?qū)崿F(xiàn)的效率的4倍——這使得目前OLED能夠與LCD相媲美，在今后還能夠與白熾照明和熒光照明相抗衡。

特點(diǎn)和性能
表1突出了我們的幾種商用PHOLED材料的優(yōu)秀器件性能數(shù)據(jù)。
除表中色彩外，還有許多處于“開發(fā)階段”的紅色、綠色、橙色、黃色和藍(lán)色的發(fā)光系統(tǒng)，它們也具有出色的性能。

破記錄的能量效率
PHOLED技術(shù)和出色的PHOLED材料都是要實(shí)現(xiàn)低功耗OLED顯示和照明所必不可少的。PHOLED的外量子效率和發(fā)光效率是熒光OLED材料的4倍，因此也減少了產(chǎn)生的熱量并增多了AMOLED背板的選擇。這一點(diǎn)提供了使得OLED能夠與LCD以及傳統(tǒng)的光源相抗衡的重要優(yōu)勢(shì)。PHOLED也可以在非常低的電壓下工作，這進(jìn)一步增強(qiáng)了它們的低功耗特性。

鮮明的顏色
PHOLED顏色可以是深紅色、亮綠色甚至是亮藍(lán)色。隨著開發(fā)的不斷進(jìn)行，PHOLED顏色種類還在不斷地增加。

工作壽命長(zhǎng)
PHOLED材料的工作壽命在過去幾年間有長(zhǎng)足的進(jìn)步?，F(xiàn)在，紅色材料已用在多種商用產(chǎn)品中，在各種各樣的工作條件下提供了超長(zhǎng)的工作壽命。UDC的綠色材料正在進(jìn)行商用評(píng)估，而藍(lán)色材料正在繼續(xù)朝著商用的目標(biāo)改進(jìn)。

用于生產(chǎn)的熱穩(wěn)定性
許多PHOLED材料都已經(jīng)經(jīng)過了在商業(yè)生產(chǎn)設(shè)備上的測(cè)試，展示出大批量生產(chǎn)所需要的長(zhǎng)周期時(shí)間。

生產(chǎn)的多功能性
PHOLED技術(shù)和材料可以很好地滿足各種各樣的生產(chǎn)工藝的使用需求。目前，PHOLED材料通常用在真空熱蒸發(fā)（VTE）設(shè)備中，但是它也可用于OVPD有機(jī)氣相沉積，激光轉(zhuǎn)寫（LITI）和其他新型沉積/圖案成形工藝，包括目前正在開發(fā)之中的噴墨打印工藝。

環(huán)境友好
HOLED可能是非常好的“綠色”顯示和照明解決方案。PHOLED通過提高能量效率降低了對(duì)電能以及非可再生的化石燃料的需求。消耗能源較少也意味著較小的環(huán)境壓力。同時(shí)，OLED采用薄膜結(jié)構(gòu)，體積小，從而能夠顯著減少CRT和熒光燈中普遍存在的廢料及其清除問題。

功耗
UniversalPHOLED技術(shù)在制造OLED中的重要性已經(jīng)被業(yè)界認(rèn)可，其中OLED特別適用于電池供電的移動(dòng)顯示應(yīng)用。不過，雖然不太明顯，但是它還具有能夠通過墻上插座來滿足大面積電視和照明需求的優(yōu)勢(shì)。為了展示這種優(yōu)勢(shì)，我們分別對(duì)采用PHOLED與熒光OLED（FL-OLED）技術(shù)的有源矩陣OLED（AMOLED）的功耗建立了模型。

PHOLED的發(fā)光效率要高于FL-OLED，高達(dá)后者的4倍。這意味著，要實(shí)現(xiàn)與FL-OLED相同的像素亮度，PHOLED只需要小得多的電流。在AMOLED中，PHOLED可以同時(shí)通過OLED和薄膜晶體管（TFT）背板來降低功耗。
考慮下面的例子：在全彩的AMOLED中，有30%的像素被點(diǎn)亮，我們目前能達(dá)到的PHOLED發(fā)光效率與FL-OLED相比能夠節(jié)省50%的功耗，而與目前的LCD同類相比能夠節(jié)省40%功耗。通過對(duì)PHOLED的進(jìn)一步優(yōu)化，這種優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步擴(kuò)大。

大面積OLED電視也能夠節(jié)省類似的功耗。盡管這些應(yīng)用通?？梢圆捎檬须姽╇?，但是通過美國(guó)能源部的能源之星（Energy Star）計(jì)劃以及其他計(jì)劃，提高電視的能源效率的需求也越來越強(qiáng)烈。此外，改善能源效率也是DOE啟動(dòng)固態(tài)照明的中心思想。為此，PHOLED技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了高效率白光照明的可能性——為OLED在照明應(yīng)用中的使用創(chuàng)造了新的機(jī)遇。

溫度升高不明顯
因?yàn)闆]有轉(zhuǎn)化為光能的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量，所以顯示和照明在工作時(shí)通常都會(huì)出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象。在大尺寸OLED電視或照明中，這種溫度的升高變得特別明顯。PHOLED技術(shù)可以大幅減少這種升溫。例如，F(xiàn)L-OLED中的溫度會(huì)升高大約30℃，而PHOLED技術(shù)則將這一數(shù)值降低到10～17℃（假定是對(duì)角線長(zhǎng)40英寸的AMOLED）。降低溫度升高的數(shù)值是非常重要的。它能夠延長(zhǎng)OLED的壽命，因?yàn)槔匣目炻c溫度有關(guān)。它也緩解了要轉(zhuǎn)移生成的熱量所需要的空氣調(diào)節(jié)的壓力——這一點(diǎn)使得PHOLED技術(shù)成為所有“綠色”或環(huán)保策略中的重要元素。

背板兼容性
目前，非晶硅（a-Si）背板技術(shù)是主流技術(shù)，它具有成熟、安裝成本低的生產(chǎn)基礎(chǔ)。低溫多晶硅（LTPS）是相對(duì)較新的技術(shù)，它使用更復(fù)雜的工藝，成品率要低于a-Si。但是，LTPS的性能更高一些——它提供了更高的載流子遷移率，所以驅(qū)動(dòng)電路能夠直接集成在襯底上以降低成本，特別是對(duì)于小面積顯示。過去人們也認(rèn)為L(zhǎng)TPS所提供的更高遷移率是滿足OLED大電流驅(qū)動(dòng)條件所必需的。在PHOLED問世之前，這種想法是對(duì)的。PHOLED的小電流驅(qū)動(dòng)降低了TFT背板的功耗，從而減少了對(duì)遷移率的需求。因此，PHOLED技術(shù)成為a-Si背板是否能夠在大面積顯示中獲得應(yīng)用的關(guān)鍵因素。今后，PHOLED也可能會(huì)促成業(yè)界采納低成本有機(jī)TFT。

P2OLED
P2OLED可打印，磷光OLED材料和技術(shù)正在促進(jìn)高效的PHOLED技術(shù)與低成本的印刷設(shè)備相結(jié)合。如噴墨打印，有可能為大面積OLED顯示器提供更低成本的解決方案。在使用與以解決方案為基礎(chǔ)的制造工藝上，P2OLED 可打印，磷光OLED材料開發(fā)已取得了重大進(jìn)展。精工愛普生株式會(huì)社（愛普生）在洛杉磯舉行的信息顯示學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)研討會(huì)上發(fā)表的一份聯(lián)合文件中認(rèn)為，這些進(jìn)展在一定程度上得益于生產(chǎn)聯(lián)合開發(fā)計(jì)劃。隨著高光效的PHOLED技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，通過使用一套完整的UDC開發(fā)的OLED材料，該小組在延長(zhǎng)自旋涂層、底部發(fā)射裝置中紅色和綠色材料P2OLED的工作壽命上取得了重大進(jìn)展，如表2所示。

表2 使用一套完整的UDC OLED材料，室溫下工作壽命的變化