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OLED商业化路漫漫

2009-12-15 14:46:00

    最新一期的美国《应用物理杂志》刊登了一项来自中国的最新研究成果——叠层型有机发光二极管(OLED)。

    这项成果由中科院长春应用化学研究所研发,是一种光源面积较大的面光源。它利用类似于塑料的碳基有机材料制成了有机发光二极管,其加工简单,成本低。

    实验结果表明,这种有机发光二极管只需要单发光层就能实现高效率,而不需要多个复杂的发光层;把单元有机发光二极管串联起来,通过叠层结构实现了110 cd/A的电流效率,这是目前白光器件较高的效率。

    业内专家预计,这种有机发光二极管在照明、显示器背光源等领域将拥有广阔的应用前景。但目前众多国家并没有形成完整的OLED产业链,全球也没有OLED产品诞生,其研发还停留在实验阶段。可见,OLED的商业化还有漫漫长路。

    技术优势
    有机发光二极管(OLED)是一种薄膜发光二极管(LED),它的发射层是一种有机复合物,由碳分子或聚合物组成,其构成是:1)金属箔、薄膜或平板(刚性或弹性)平台;2)电极层;3)活性物质层;4)反电极层;5)保护层。其中,至少一个电极必须是透明的。

    OLED的加工相比传统的LED成本低很多,它既可以用作电视屏幕、计算机显示屏、显示器件、便携式系统的显示屏,也可以用于照明设备等。相比传统的LCD显示,OLED显示的一个最大的好处就是它无需背光,所需的电流较小,用同样的电池能够工作的时间更久,可以广泛地用于小的便携式设备,这些设备大多都采用单色的、低分辨率的显示屏以降低功耗。

    OLED器件拥有宽泛的发射光谱,这是OLED强于LED的另一个优点。这意味着人们通过细微改变器件的化学组成调谐OLED的发光波长峰值。因此在OLED中能够轻易得到高质量的白光,并进一步提升未来白光质量。

    从OLED的结构、制备工艺、驱动电路和发光性能等方面考虑,它还具有许多其他优点:厚度薄、质量轻,其核心厚度可小于1毫米,约为LCD的1/3;全固态结构,抗震性好,可以适应巨大加速度、振动等恶劣环境;响应速度快,约为数微秒至数十微秒,比LCD快1000倍,可显示活动图像;材料消耗少,制备工艺简单(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%,易于大规模生产;低直流电压驱动(最低电压仅为3伏特)、功耗低(2.4英寸多晶硅OLED模块的功耗为605微瓦);无需背光照明,能够在不同材质的基板上制作成可以弯曲的柔软显示器等。

    有机发光二极管因优势凸显,被认为是未来最重要的平板显示技术之一,在背景光源和照明领域也显示了其巨大的应用前景,成为当今热门研究领域。中国科研工作者通过自身的积极努力,在该领域目前取得了令人骄傲的成绩。

    处于实验阶段
    1987年,世界上第一个高效率OLED在美国成功问世。OLED技术作为一种新生的照明技术,引起世界工业界和科技界的广泛重视,在全世界迅速发展。目前,日本、英国、德国、美国和荷兰等国家在OLED方面已取得了很大的成就。资料显示,在2008年,中国OLED的销售收入为47.5亿元,比上一年同期增长31.3%,销量达8596万件,比上一年同期增长85.7%。专家预计,在2009~2011年,中国OLED的销售价值和销量的年复合增长率将分别达到30.5%和23.3%。

    然而,各个国家OLED研发都还处于实验阶段,市场占有率很低,这主要是由于其技术上还存在一些亟待解决的问题。比如,稳定性差、寿命低、彩色序列组合方面工艺不成熟等。

    印度BharatBook发表的最新市场研究报告指出,中国目前还没有形成一个完整的OLED产业链。 原因有三:
    一、上游产品不具竞争力。虽然许多中国企业已经进入或即将进入的OLED领域,但其中大多数企业其上游的设备和原材料生产薄弱。在发展初期,他们主要依赖从日本和韩国进口制造设备和原材料。在实现规模化生产前,还要走很长的路。

    二、在OLED产业,中国是加工制造商。因为中国劳动力低廉、技术落后,但市场前景良好,所以,中国只能集中在劳动密集型的制造和加工领域。

    三、中国缺乏强大的公司作为OLED行业领先者。韩国三星电子是全球第一大OLED生产商。它具有实力雄厚的研发力量,能够确保其作为一家全球领导者。与此同时,三星从事移动电话、MP3和高端电视机等制造,这意味着它具有较强的OLED需求。但是,在中国至今没有一家这样的公司能够具备其如此庞大的规模,完成其类似产品的生产。

    对此,中科院长春应用化学研究所研究员马东阁表示,“我们从1996年开始OLED的研究,开发出了高效率、长寿命的红、绿、蓝OLED,也开发了高效率的白光OLED,并正在推动其产业化”。

    他认为,白光OLED要得到应用,现在必须解决效率、寿命和成本问题,除了降低材料成本,简化结构应该是降低生产总成本的最主要的工艺。另外,叠层是实现OLED高效率、长寿命的最主要器件结构,具有重要的应用开发价值。

    目前全球还没有OLED产品诞生,许多工作都处于探索阶段,研发由研究机构和学术界来引导,还远没有到商业化程度。但国外预计,2010年和2011年后将有产品问世。但如果没有大量资本注入,2015年之前OLED无法实现商业化。

    虽然OLED商业化长路漫漫,但OLED产业目前已经吸引了全世界,特别是中国企业“眼球”的关注。业内专家认为,这是因为OLED产品处于开发初期,新的应用领域有待开拓,中国有机会在OLED领域处于领先水平。