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OLED向照明、汽车和可穿戴设备进军

时间:2019-01-30 作者:Yoelit Hiebert 阅读:
有机LED(OLED)现在已经普遍用于电视和手机屏幕,但OLED有望成为固态照明技术的下一个亮点,而且也可能在其他应用领域找到用武之地。在许多应用中,无机LED仍然具有经济和技术价值。但OLED具有无机LED缺乏的一些有趣特性,而且新的生产技术有望降低OLED的制造成本,使得它跟无机LED一样具成本优势。

有机LED(OLED)现在已经普遍用于电视和手机屏幕,但OLED有望成为固态照明技术的下一个亮点,而且也可能在其他应用领域找到用武之地。在许多应用中,无机LED仍然具有经济和技术价值。但OLED具有无机LED缺乏的一些有趣特性,而且新的生产技术有望降低OLED的制造成本,使得它跟无机LED一样具成本优势。

OLED是通过向一种由微小有机分子或聚合物构成的电致发光层施加电流而发光,它可以制造为刚性或柔性薄膜片。OLED非常适合光线需要均匀分布的应用,例如屏幕和智能手机的数字显示器。图1给出了典型的OLED结构,除电子和空穴传输层外,还有用于发射红、绿和蓝光的发射层。

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图1:OLED结构。来源:DSCC

当施加电压而使阳极相对于阴极为正时,电子流过OLED。OLED内的静电力使电子和空穴彼此相向,当电子与空穴结合时,就发出光来。

OLED发光效率明显落后于无机LED。据报道,批量生产状态下能够达到60-90流明/瓦。而各种商用LED灯泡从大约100流明/瓦到大于200流明/瓦不等。与无机LED一样,OLED发光效率和显色性之间也需要平衡。类似于无机LED,OLED流明会随着工作电流的变化而降低,同时在保存期间也会降低(罪魁祸首是有氧气和湿气进入)。

OLED已被广泛用于显示市场,以代替LCD。虽然液晶显示已有20多年的历史,但OLED出现只有大约五年。两者都是通过背板寻址像素矩阵的平板显示技术。每个像素内都包括红色、蓝色和绿色光源,并且都可以制造成各种尺寸。但是,二者也存在很大的差异。

尽管OLED需要更复杂的电路结构,但LCD需要更多的光学层。LCD显示器需要背光,而OLED则不需要。此外,如上所述,OLED在使用柔性衬底的生产方面具有优势。由于这些原因,OLED逐渐成为首选的显示技术。

功耗有点复杂。LCD显示的功耗取决于背光,而OLED显示的功耗跟屏幕内容有关,因此OLED在功耗方面不一定有优势。

DSCC预测到2022年,OLED在智能手机市场将超越LCD技术,这主要得益于其灵活的外形尺寸,包括使用OLED实现的可折叠显示器。

除了显示器应用之外,由欧盟资助的Horizon 2020研究项目最近开发的技术创新可以将OLED制造成本降低90%,使之达到无机LED照明产品的成本水平。这些创新包括使用平面化柔性钢作为生产衬底、透明顶部触点和薄膜封装等,使OLED生产不再依赖于玻璃衬底和封装。虽然尚未使用这种新的生产技术推出产品,但预计潜在的应用领域包括普通照明、汽车照明,甚至可穿戴设备。

最近,在欧洲Lyteus计划(其目标是促进OLED技术的商业化)的支持下,荷兰的霍尔斯特中心和德国的Fraunhofer FEP披露了生产方法的创新,声称制造出了世界上最长的OLED(15米)。这项展示使“量身打造”的OLED照明定制化成为可能,以适应从交通运输到室内设计的各种应用需求。然而,该技术创新的主要缺点是发光效率,只有大约15流明/瓦,即使对于OLED技术也是非常低的。

最后,在普通照明领域,美国Wegmans食品超市今年早些时候宣布,为了向客户和员工提供更好的照明环境,将在一些商店和该公司位于纽约罗切斯特的总部的悬挂式灯具中安装OLED/LED照明组合。这种混合灯具的OLED元件将由OLEDWorks制造,这是美国唯一一家OLED照明制造商。

已经广泛用于显示器产品的OLED照明,现在开始进入其他照明市场。目前,生产成本和发光效率是普及OLED的主要障碍,但相关研究正在进行,有望最终克服这些限制。期待很快看到OLED照明产品面市。

本文为《电子技术设计》2019年2月刊杂志文章。

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