LED--傳統光源的替代品

白光有機發光二極管被認為是傳統白色光源的替代光源。它們是高效的固態光源，電光轉換效率已經超過白熾燈，最近在器件結構、新材料的合成等方面取得了很大進步。　

全世界每年都消耗巨大數量的電能。在全部的電能消費中，照明用電能占到了總電能產量的20% 。熒光燈和白熾燈是使用最普遍的傳統照明光源，照明用電能的40%被它們消耗掉了。白熾燈把90%的電能變成了熱能，熒光燈的表現好些，它把消耗掉的電能的70%轉換成了光能。白熾燈和熒光燈的典型發光效率分別是13-20lm/W和90lm/W 。所以為了節省世界上的能源，一個辦法就是找到傳統光源的替代品。

研究者們花了十多年時間研究具有更好的表現的半導體發光二極管。市場上早已經出現了由無機材料制作的紅、綠、藍及其其他顏色的發光二極管，它們廣泛應用在交通信號燈、汽車尾燈及其其他一些小的應用當中。無機白光發光二極管也已經出現在市場上，不過它們的價格相對普通照明使用來說，還是比較高昂的。現在照明光源的一個新的競爭對手也已經來到了市場上，它就是基于有機半導體材料的發光二極管。 　

OLED在顯示技術領域顯示強大競爭力

　在過去的十年中， OLED在顯示技術領域顯示出了可以與液晶相比的強大的競爭力。自從1987年在 tris (8-hydroxyquinoline) aluminium (Alq3)[2]和1990年在 poly(p-phenylene vinylene) (PPV)[3]中發現高效的電致發光以來， OLED 成為了最吸引人的顯示技術。它具有制備簡單、響應時間短、高亮度、寬視角、低驅動電壓、最有可能應用到柔性襯底上和全彩顯示等優點。 OLED顯示屏具有耐用、高效、可以制備到柔性襯底上的優點，例如塑料和紙張的表面，制備出的顯示屏可以被彎曲或卷起。與液晶不同的是， OLED是自發光，無需背光，這使 OLED 顯示屏可以做的更薄和更輕便。 　

　OLED是多層膜器件，它由夾在兩個薄膜電極中間的活性電荷傳輸層和發光層組成，其中至少有一個電極是透明的。一般來說，具有高功函（ ~4.8eV ）、低面電阻（ ~20 Ω / □ ）并且對可見光透明的氧化銦錫（ITO）被用來作為陽極，陰極一般采用低功函的金屬，例如 Ca 、 Ma 、 Al 或它們的合金 Ma:Ag 、 Li:Al 。一個具有好的電子傳輸性能和空穴阻擋性能的有機層被放在陰極和發光層之間。

同樣地，空穴傳輸層和電子阻擋層被用在陽極和發光層中間。當外部被加上偏壓時，電子和空穴分別從OLED的陰極和陽極注入。在外部電場的作用下，電子和空穴向相對的方向遷移，在發光區復合形成激子，激子衰減向外輻射出光。激子的遷移動力學和性質在這里不做討論。

　 白光OLED技術由于在通用固態照明和在平板顯示作為液晶背光源中的應用，吸引了相當多的關注。在全彩顯示的制備中，三基色是同等重要的，但是白光發射獲得了更多的關注是因為任何想得到的色彩范圍都可以通過過濾白光來得到。

第一個白光OLED器件在 1993 年由 Kido 和他的同事制備出來。這個器件包含可以發紅、綠、藍三種光的化合物，共同產生白光。但是這也同時存在一些問題。器件的效率低于 1lm/W ，器件需要大的驅動電壓，而且很快就被燒掉了。但是現在這些器件的效率提高的很快。每年在傳統LED 、氮化物LED 、白光OLED中效率的進步如圖 1 所示。

圖 1 ：發光二極管效率進步年度表

OLED 激發白光的途徑 　

　照明用白光應該具有好的顯色指數（＞ 75 ）和好的色坐標位置（接近國際照明協會的色品圖的（ 0.33, 0.33 ）點）。從 OLED 中產生白光大致可以分為以下兩種途徑。

（ a ）波長轉換。從 OLED 中發出的藍光或紫外光被用來激發幾種磷光材料，每種材料發出的不同顏色的光混合到一起，就可以得到具有豐富波長范圍的白光。這個技術被成為磷光的下轉換。

（ b ）顏色混合。 這種方法是在一個器件中使用多個發光層，利用不同發光層發出的不同顏色的光混合，產生白光。白光可以通過混合2種互補色（藍色和橙色）或三基色（紅、綠、藍）來得到。典型的通過多層結構來產生多種顏色的光，各種顏色混合起來得到白光的方法主要有：
(1) 包含紅、綠、藍發光層的多層結構
(2) F¨orster / Dexter 能量轉換
(3) 微腔結構
(4) 通過垂直 / 水平的疊層結構來獲得白光
(5) 不同發光材料混合或摻雜成為一個混合層。
在顏色混合技術中，由于沒有磷光材料的使用，因此，由波長轉換引起的損失不會發生，這種技術具有獲得更高效率的潛力。目前獲得質量穩定的白光仍舊是一個研究和發展的熱點。