PHOLED(磷光有机发光器件)显示技术

PHOLED的诞生
PHOLED（磷光有机发光器件）是有机发光二极管（OLED）的一种，它的效率可以高达传统荧光OLED的4倍。OLED是单片固态器件，通常由被两层薄膜导电电极夹在中间的一系列有机薄膜组成。 如果在OLED上加电，导电载流子（空穴和电子）将从电极注入到有机薄膜。然后，在电场的作用下，这些载流子在器件内部迁移，直到复合形成激子。一旦形成，这些激子或激发态，将通过发光和/或发热的方式下降到较低的能级。

利用传统的荧光发射，只有大约25%的激子能量会转化成光，而其余的75%会以热的形式损失掉。通过使用某些磷光材料，UDC公司在普林斯顿大学和南加州大学的合作伙伴在20世纪90年代末发现，高达100%的激子能量可以转化为光。

表1 Universal PHOLED材料的器件性能数据

这一发现是个重大突破。这意味着，OLED的效率可以达到以往所能够实现的效率的4倍——这使得目前OLED能够与LCD相媲美，在今后还能够与白炽照明和荧光照明相抗衡。

特点和性能
表1突出了我们的几种商用PHOLED材料的优秀器件性能数据。
除表中色彩外，还有许多处于“开发阶段”的红色、绿色、橙色、黄色和蓝色的发光系统，它们也具有出色的性能。

破记录的能量效率
PHOLED技术和出色的PHOLED材料都是要实现低功耗OLED显示和照明所必不可少的。PHOLED的外量子效率和发光效率是荧光OLED材料的4倍，因此也减少了产生的热量并增多了AMOLED背板的选择。这一点提供了使得OLED能够与LCD以及传统的光源相抗衡的重要优势。PHOLED也可以在非常低的电压下工作，这进一步增强了它们的低功耗特性。

鲜明的颜色
PHOLED颜色可以是深红色、亮绿色甚至是亮蓝色。随着开发的不断进行，PHOLED颜色种类还在不断地增加。

工作寿命长
PHOLED材料的工作寿命在过去几年间有长足的进步。现在，红色材料已用在多种商用产品中，在各种各样的工作条件下提供了超长的工作寿命。UDC的绿色材料正在进行商用评估，而蓝色材料正在继续朝着商用的目标改进。

用于生产的热稳定性
许多PHOLED材料都已经经过了在商业生产设备上的测试，展示出大批量生产所需要的长周期时间。

生产的多功能性
PHOLED技术和材料可以很好地满足各种各样的生产工艺的使用需求。目前，PHOLED材料通常用在真空热蒸发（VTE）设备中，但是它也可用于OVPD有机气相沉积，激光转写（LITI）和其他新型沉积/图案成形工艺，包括目前正在开发之中的喷墨打印工艺。

环境友好
HOLED可能是非常好的“绿色”显示和照明解决方案。PHOLED通过提高能量效率降低了对电能以及非可再生的化石燃料的需求。消耗能源较少也意味着较小的环境压力。同时，OLED采用薄膜结构，体积小，从而能够显著减少CRT和荧光灯中普遍存在的废料及其清除问题。

功耗
UniversalPHOLED技术在制造OLED中的重要性已经被业界认可，其中OLED特别适用于电池供电的移动显示应用。不过，虽然不太明显，但是它还具有能够通过墙上插座来满足大面积电视和照明需求的优势。为了展示这种优势，我们分别对采用PHOLED与荧光OLED（FL-OLED）技术的有源矩阵OLED（AMOLED）的功耗建立了模型。

PHOLED的发光效率要高于FL-OLED，高达后者的4倍。这意味着，要实现与FL-OLED相同的像素亮度，PHOLED只需要小得多的电流。在AMOLED中，PHOLED可以同时通过OLED和薄膜晶体管（TFT）背板来降低功耗。
考虑下面的例子：在全彩的AMOLED中，有30%的像素被点亮，我们目前能达到的PHOLED发光效率与FL-OLED相比能够节省50%的功耗，而与目前的LCD同类相比能够节省40%功耗。通过对PHOLED的进一步优化，这种优势将进一步扩大。

大面积OLED电视也能够节省类似的功耗。尽管这些应用通常可以采用市电供电，但是通过美国能源部的能源之星（Energy Star）计划以及其他计划，提高电视的能源效率的需求也越来越强烈。此外，改善能源效率也是DOE启动固态照明的中心思想。为此，PHOLED技术也实现了高效率白光照明的可能性——为OLED在照明应用中的使用创造了新的机遇。

温度升高不明显
因为没有转化为光能的电能会转化为热量，所以显示和照明在工作时通常都会出现温度升高的现象。在大尺寸OLED电视或照明中，这种温度的升高变得特别明显。PHOLED技术可以大幅减少这种升温。例如，FL-OLED中的温度会升高大约30℃，而PHOLED技术则将这一数值降低到10～17℃（假定是对角线长40英寸的AMOLED）。降低温度升高的数值是非常重要的。它能够延长OLED的寿命，因为老化的快慢与温度有关。它也缓解了要转移生成的热量所需要的空气调节的压力——这一点使得PHOLED技术成为所有“绿色”或环保策略中的重要元素。

背板兼容性
目前，非晶硅（a-Si）背板技术是主流技术，它具有成熟、安装成本低的生产基础。低温多晶硅（LTPS）是相对较新的技术，它使用更复杂的工艺，成品率要低于a-Si。但是，LTPS的性能更高一些——它提供了更高的载流子迁移率，所以驱动电路能够直接集成在衬底上以降低成本，特别是对于小面积显示。过去人们也认为LTPS所提供的更高迁移率是满足OLED大电流驱动条件所必需的。在PHOLED问世之前，这种想法是对的。PHOLED的小电流驱动降低了TFT背板的功耗，从而减少了对迁移率的需求。因此，PHOLED技术成为a-Si背板是否能够在大面积显示中获得应用的关键因素。今后，PHOLED也可能会促成业界采纳低成本有机TFT。

P2OLED
P2OLED可打印，磷光OLED材料和技术正在促进高效的PHOLED技术与低成本的印刷设备相结合。如喷墨打印，有可能为大面积OLED显示器提供更低成本的解决方案。在使用与以解决方案为基础的制造工艺上，P2OLED 可打印，磷光OLED材料开发已取得了重大进展。精工爱普生株式会社（爱普生）在洛杉矶举行的信息显示学会2008年学术研讨会上发表的一份联合文件中认为，这些进展在一定程度上得益于生产联合开发计划。随着高光效的PHOLED技术的应用与发展，通过使用一套完整的UDC开发的OLED材料，该小组在延长自旋涂层、底部发射装置中红色和绿色材料P2OLED的工作寿命上取得了重大进展，如表2所示。

表2 使用一套完整的UDC OLED材料，室温下工作寿命的变化