OLED材料的及发光材料研究现状存在问题与解决方案.docx

1、OLED材料及发光材料的研究随着近代的CRT发展，即阴极射线管，相信很多人在家里都有一部这样的电视机。然后随着技术的发展，到了前几年比较先进的LCD（液晶）。液晶电脑当时成为了潮流的象征，但时代的对技术的要求总是不会满足。慢慢地，液晶的光芒被LED(发光二极管)夺去。由于LED机构牢固，可以紧密衔接，寿命长，驱动电压低，效率高，稳定性强等优点，慢慢大街小巷都充斥着LED的光。壮观点，回忆一下北京奥运会开幕式上李宁在空中飞翔过程中脚下的屏幕，就是LED做的。普通点，走到马路上，拦下一辆计程车，车头灯没准就是LED。LED的普及，令人惊讶。然而，人类的欲望不会永远停留在LED上，我们会想象。想象一

2、下未来发光的纸质，像薄膜一样发光的屏幕，房间的四面墙上都是发光的材料，从前，这些都是存在幻想中，今天，这个幻想慢慢变成了理想，甚至已经成为了现实-OLED（有机发光二极管）。我们总在追求完美，LED虽说总体不错，但也有一些不足。例如，LED属于电光源，发光时分辨率不高，而且器件制作成本高，无法实现大面积化等等。因此，随着科学家们的深入研究，发现了OLED。OLED属于小分子材料发光，面光源，容易实现大面积化，人们从前整面墙壁都是屏幕的幻想已经变成了理想。OLED弯曲性强，薄型化，透明度不论从如今的高端技术的发展，还是未来设备的需要，OLED都是首选。OLED（有机发光显示器）是指有机半导体材料

3、是指有机半导体材料在电场作用下发光的技术， OLED为全固态结构，主动发光，无需背光源，被业内人士称为 “梦幻般的显示技术”，是最有发展前景的新型显示技术之一，也是国际上高技术领域的一个竞争热点。与液晶显示器（LCD）相比，OLED具有许多优点，如高亮度、高对比度、超轻期薄、响应时间短、无视角限制、低功耗、抗震性能好、工作温度范围宽、能实现柔软显示等。根据驱动方式不同，OLED可分为2种，一种是无源驱动型OLED（PMOLED)，一种是有源驱动型OLED（AMOLED）。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会

4、发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。 为了形像说明OLED构造，可以将每个OLED单元比做一块汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。每个OLED的显示单元都能受控制地产生三种不同颜色的光。OLED与LCD一样，也有主动式和被动式之分。被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动方式下，OLED单元后有一个薄膜晶体管(TFT)，发光单元在TFT驱动下点亮。主动式的OLED比较省电，但被动式的OLED显示性能更佳。 除了显示效果好，此外OLED的弯曲性也非常好，OLED完全颠覆了人们以往认为电灯就是不可变形的形象。在先进的技术下，它可以再不同基板上制成，具有

5、强大的兼容性，制成柔软的显示器，既可以挂在墙上，又可以贴在你的桌面上，还能卷曲起来，便于携带。相信，这种优点，在将来会得到最大的应用。当OLED普及时，世界可能到处充满光亮，你的衣服，杯子，甚至是你的背囊，都能发光。无论如何折叠，它就像纸质一般，不会损坏。这该是多么的神奇！从而被称为电脑显示的奇葩！ 同时，它是全固状态，没有液体。相信很多朋友都有这样的经历，在搬动液晶显示器时，我们都会小心翼翼，因为我们手中拿着是一种液体，液体具有流动性，一流出来就什么都没有了。但OLED不一样，采用有机小分子材料，具有良好的避震性。全固性的结构不单带来了避震的优点，进而带来了高速的响应速度。在于LED的比较中

6、，反应速度为0.01ms，是LED的1000倍。到底这个速度有什么体现呢？当你拿着高速摄影机拍摄时，不会有拖影的缺点。 不知你们有没有发现，无论是手机屏幕还是电脑屏幕，只有从正面看上去，颜色是最好的。如果我们的眼镜偏离了角度，从上或下其他角度切入时，屏幕的颜色就是变得不一样。它的视角是180，也就是说，你可以把它当成一件上了色的纸张，相比于LED的150视角，已经得到了很大的提高。 并且在不久的将来，制作OLED的成本肯定比现在所使用的LED之类发光工具要低得多，使用过程电压也是在10V一下，更说明了使用时所占用的资源将会很低，效率也更高，非常符合现阶段我国的国情，走持续生产道路。 在我国，邓

7、青云博士是研究OLED技术的先驱，他出生于香港，在1975年康奈尔大学获得物理化学博士学位。说起他开始从事于OLED的研究，这有一个典故，那是1979年的某一天晚上，邓博士在回家的路上忽然想起有东西忘记在实验室，于是就返回实验室。他发现在黑暗中有一个亮亮的东西，原来是一个作实验用的有机蓄电池在发光。邓青云博士选用具有极强电子传输能力的8-羟基喹啉铝作为发光材料，极大改善了OLED性能，才正式开启了对有机发光材料的深入研究。1990年，英国剑桥大学的研究人员将高分子聚对苯乙炔应用于OLED，开发出了高分子型OLED，从而开辟了有机发光材料新的研究领域。有机发光材料分为小分子有机发光材料和高分子有

8、机发光材料。小分子有机发光材料从分子结构上又可分为纯有机小分子化合物和金属配合物两大类。小分子有机发光材料的分子量为数百至数千，一般用真空热蒸发成膜。小分子有机发光材料具有化学修饰性强、选择范围广、易于提纯、发光效率高及容易彩色化等特点。高分子有机发光材料的分子量为数万至十万，一般采用旋涂或喷涂成膜。利用高分子有机发光材料制备的器件具有制备简单、成本低廉、器件结构简单及耐热性高等特点，但在亮度和颜色方面不及小分子有机发光材料，另外高分子有机发光材料的纯度也不易提高。有机发光材料本身具有良好的可弯曲性，将其涂敷于耐撞击、不易破碎、轻薄、便携、低价的挠性塑料基板而制成的OLED显示器具有明显优势。

9、 回顾我国，从20世纪90年代开始进行OLED材料、 器件以及量产工艺的研发。 在过去几年里，我国OLED技术研究水平上升很快，介入的科研机构和企业也越来越多， 主要包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、南京邮电大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中科院化学所、昆山维信诺显示技术有限公司（以下简称“维信诺公司”)、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团、上海天马微电子有限公司、京东方科技集团股份有限公司、广东中显科技有限公司等。其中，以清华大学和维信诺公司为代表的一批科研院校和企业通过不断创新实现了多项OLED技术的突破，使我国OLED整体技术达到国际先进水平，并且在多项关键技

10、术方面达到了国际领先水平，例如,清华大学成功解决了高亮度、抗电磁干扰、抗震动和抗力学冲击等关键技术问题，将OLED经过多年的不懈努力，我国OLED产业实现了全套量产工艺的开发，大规模产业化由理想变为现实。 清华大学和维信诺公司、 四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团也相继投建了PMOLED生产线，并且已经取得了阶段性的成果。例如，2008年，清华大学和维信诺公司依靠自主技术建设的国内第一条PMOLED大规模生产线在江苏昆山建成投产，标志着中国新型平板显示技术领域通过多年的自主创新,已取得重大突破,显示产业由“中国制造”开始走向“中国创造”。发展大尺寸AMOLED、OLED照明、OLED柔性显示是

11、未来全球OLED产业发展的重点和热点。在OLED柔性显示方面，清华大学和维信诺公司对柔性OLED材料、 器件结构及基板技术进行了系统研究，制备了基于塑料基板的柔性OLED显示器件及照明器件， 并采用特殊的表面平整化技术和透明电极结构设计，制备了基于不锈钢基板的红、 绿、 蓝柔性OLED器件; 苏州大学和华南理工大学也推出了柔性OLED显示器件。在照明领域，清华大学、 维信诺公司、 苏州大学、 吉林大学、 华南理工大学、 中国科学院理化技术研究所、 中科院长春应用化学所等都在开展OLED白光技术的研究。 由清华大学和维信诺公司开发出的OLED白光照明器件在1000cd/m2初始亮度下，寿命超过1

12、0万h，为国际最高水平之一。2009年，维信诺公司率先在国内推出了OLED照明灯具， 也是国际上继欧司朗光电半导体公司后推出OLED照明灯具的单位之一。 维信诺公司计划在23年内实现OLED照明产品的大规模生产。在中大尺寸AMOLED方面， 维信诺公司、 上海天马微电子有限公司、彩虹集团、 京东方科技集团股份有限公司、 四川虹视显示技术有限公司等国内多家企业都在开展AMOLED技术和产业的布局。 维信诺公司与昆山工研院共同合作于2010年5月建成了大陆第一条AMOLED中试生产线， 并计划在未来的两三年内实现大尺寸AMOLED的规模化生产。未来中国本土生产的OLED显示屏将不仅能用在手机、 M

13、P3等中小尺寸产品上，还可将触角延伸至笔记本电脑甚至是高清彩电等更广阔的领域。 目前，OLED产业正处于发展阶段，且发展潜力巨大。在OLED产业中，有机发光材料的研究与开发所需费用相对较低，因此企业的进入成本和商业风险也较低。有机发光材料处于整个OLED产业的上游，国内企业完全可以通过对有机材料分子结构的设计、组装和剪裁，合成出具有优异效果的有机发光材料，并形成自己的核心专利，进而在OLED产业链中占据有利位置。目前主流的有机发光材料技术大多被国外公司所掌握，且国外公司对这些技术进行了专利保护。然而，发光材料仍有改进的空间。例如，普遍使用的Alq3绿色发光材料虽具有多种优点，但其传输性能并不高

14、；DCJTB是目前最有效的红色发光材料，但其浓度淬灭问题始终未解决。近年来，随着OLED产业的发展，有机发光材料构效关系理论不断成熟，国内企业可以根据自身情况建立研发机构，加强与学校和科研院所的横向合作，开发出综合效果更好的发光材料，并掌握核心专利，在有机发光材料领域争得一席之地。 对国内企业而言，从材料的开发到市场的开拓，都应该采取合理的措施，规避知识产权风险。笔者建议，一方面，企业可以在开发或引进新技术或项目时，聘请有关专家或专利工程师对现有技术，尤其是专利技术进行充分检索，并作详细分析。另一方面，企业应不断学习并熟悉国外乃至国际有关知识产权的法律法规，增加在国外的专利申请量，重视专利积累

15、，重视专利的数量和质量。 在全球OLED技术竞争加剧和加速产业化的背景下，我国OLED产业的发展正处于前所未有的战略机遇期。未来中国OLED产业要与全球OLED产业齐头并进，必须要充分发挥企业、科研院所和政府的作用。企业应把自主创新、增强企业的核心竞争力放在首位；科研院所在重点进行创新成果研发的同时，要更关注创新成果的转化；政府则应从战略的高度重视OLED技术及产业，大力支持重点企业。最终，通过产学研政合力抢占全球OLED产业发展的制高点。及早介入占领高端历史上我国显示产业两次错失发展良机，而OLED技术带来了新的机遇。我国在OLED技术研发和产业化方面与国际基本同步，这为我国OLED产业的进

16、一步发展创造了机会。技术和产业化成绩的取得并不意味着中国OLED产业的发展可以高枕无忧。相反，作为一项新兴产业，OLED还面临很多风险和挑战。成熟期的TFT-LCD产业对新兴的OLED产业的打压、国际产业发展制高点的白热化竞争使我国OLED产业发展面临行业挑战和国际竞争的双重挑战。因此，我国OLED产业发展的时机就显得尤为重要。 自主创新为核心动力今后，我国的OLED产业要想赢在全球产业发展的起跑线上，必须抓住全球OLED产业起步这一重要的机遇期，把自主创新作为产业发展的核心动力，充分调动产学研政各方面的作用，合力推动产业的发展。为此建议如下：第一，要增强依靠创新发展产业的信心，从源头重视创新

17、。在发展OLED这一新兴产业的进程中，需要树立依靠自主创新发展产业的信心，结合OLED产业发展的具体实际情况，从技术和产业发展的源头上进行创新，建立完善的创新第二，发挥科研院所的作用，注重创新成果的转化。科研院校在基础性原始创新、高新技术与应用技术研发和科技人才培养中扮演着重要的角色。目前，国内有很多高校和科研院所都在进行OLED相关技术的研究，并取得了一系列成果。今后应进一步发挥科研院所在OLED产业发展中的作用，正确处理好基础研究和应用研究的关系，建立良好的创新成果转化机制，充分发挥科研院所和企业在技术创新和产业发展中的作用。第三，将OLED产业发展上升到国家战略层面。OLED产业在国际范

18、围内的竞争已不单是企业间的竞争，更体现为国家间的竞争。未来应将OLED产业的发展纳入国家战略，从最高层面设计我国OLED产业化的道路，制定OLED产业发展国家战略和计划，多部门政策联动，出台明确、更具操作性的支持计划，引导产业整体发展方向和发展模式，成立国家层面的专家委员会。第四，建立国家级的创新平台，加大OLED在大尺寸、照明、柔性等核心前沿技术的布局。第五，政府以适当的方式解决企业产业化的投资需求，培育出具有国际竞争力的领军企业，打造完善产业链。要实现我国OLED产业的跨越式发展，单纯依靠个别企业的努力很难带动整个产业的快速发展。因此从宏观层面上对整个OLED上下游的布局异常重要。建议制定引导性关键技术计划，在科学论 证 、 统 筹 规划的基础上，加强对OLED产业的宏观调控措施，培OLED上游原材料和设备产业的发展，催生国内OLED产业链的成熟。