PHOLED顯示技術

PHOLED的誕生

PHOLED（磷光有機發(fā)光器件）是有機發(fā)光二極管（OLED）的一種，它的效率可以高達傳統熒光OLED的4倍。OLED是單片固態(tài)器件，通常由被兩層薄膜導電電極夾在中間的一系列有機薄膜組成。如果在OLED上加電，導電載流子（空穴和電子）將從電極注入到有機薄膜。然后，在電場的作用下，這些載流子在器件內部遷移，直到復合形成激子。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。

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

表1UniversalPHOLED材料的器件性能數據

這一發(fā)現是個重大突破。這意味著，OLED的效率可以達到以往所能夠實現的效率的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)秀器件性能數據。

除表中色彩外，還有許多處于“開發(fā)階段”的紅色、綠色、橙色、黃色和藍色的發(fā)光系統，它們也具有出色的性能。

破記錄的能量效率

PHOLED技術和出色的PHOLED材料都是要實現低功耗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，因此也減少了產生的熱量并增多了AMOLED背板的選擇。這一點提供了使得OLED能夠與LCD以及傳統的光源相抗衡的重要優(yōu)勢。PHOLED也可以在非常低的電壓下工作，這進一步增強了它們的低功耗特性。

鮮明的顏色

PHOLED顏色可以是深紅色、亮綠色甚至是亮藍色。隨著開發(fā)的不斷進行，PHOLED顏色種類還在不斷地增加。

工作壽命長

PHOLED材料的工作壽命在過去幾年間有長足的進步?，F在，紅色材料已用在多種商用產品中，在各種各樣的工作條件下提供了超長的工作壽命。UDC的綠色材料正在進行商用評估，而藍色材料正在繼續(xù)朝著商用的目標改進。

用于生產的熱穩(wěn)定性

許多PHOLED材料都已經經過了在商業(yè)生產設備上的測試，展示出大批量生產所需要的長周期時間。

生產的多功能性

PHOLED技術和材料可以很好地滿足各種各樣的生產工藝的使用需求。目前，PHOLED材料通常用在真空熱蒸發(fā)（VTE）設備中，但是它也可用于OVPD有機氣相沉積，激光轉寫（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，OLED采用薄膜結構，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技術在制造OLED中的重要性已經被業(yè)界認可，其中OLED特別適用于電池供電的移動顯示應用。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。為了展示這種優(yōu)勢，我們分別對采用PHOLED與熒光OLED（FL-OLED）技術的有源矩陣OLED（AMOLED）的功耗建立了模型。

PHOLED的發(fā)光效率要高于FL-OLED，高達后者的4倍。這意味著，要實現與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%的像素被點亮，我們目前能達到的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PHOLED的進一步優(yōu)化，這種優(yōu)勢將進一步擴大。

大面積OLED電視也能夠節(jié)省類似的功耗。盡管這些應用通常可以采用市電供電，但是通過美國能源部的能源之星（EnergyStar）計劃以及其他計劃，提高電視的能源效率的需求也越來越強烈。此外，改善能源效率也是DOE啟動固態(tài)照明的中心思想。為此，PHOLED技術也實現了高效率白光照明的可能性——為OLED在照明應用中的使用創(chuàng)造了新的機遇。

溫度升高不明顯

因為沒有轉化為光能的電能會轉化為熱量，所以顯示和照明在工作時通常都會出現溫度升高的現象。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技術可以大幅減少這種升溫。例如，FL-OLED中的溫度會升高大約30℃，而PHOLED技術則將這一數值降低到10～17℃（假定是對角線長40英寸的AMOLED）。降低溫度升高的數值是非常重要的。它能夠延長OLED的壽命，因為老化的快慢與溫度有關。它也緩解了要轉移生成的熱量所需要的空氣調節(jié)的壓力——這一點使得PHOLED技術成為所有“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）背板技術是主流技術，它具有成熟、安裝成本低的生產基礎。低溫多晶硅（LTPS）是相對較新的技術，它使用更復雜的工藝，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，所以驅動電路能夠直接集成在襯底上以降低成本，特別是對于小面積顯示。過去人們也認為LTPS所提供的更高遷移率是滿足OLED大電流驅動條件所必需的。在PHOLED問世之前，這種想法是對的。PHOLED的小電流驅動降低了TFT背板的功耗，從而減少了對遷移率的需求。因此，PHOLED技術成為a-Si背板是否能夠在大面積顯示中獲得應用的關鍵因素。今后，PHOLED也可能會促成業(yè)界采納低成本有機TFT。

P2OLED

P2OLED可打印，磷光OLED材料和技術正在促進高效的PHOLED技術與低成本的印刷設備相結合。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)已取得了重大進展。精工愛普生株式會社（愛普生）在洛杉磯舉行的信息顯示學會2008年學術研討會上發(fā)表的一份聯合文件中認為，這些進展在一定程度上得益于生產聯合開發(fā)計劃。隨著高光效的PHOLED技術的應用與發(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展，如表2所示。