張萬奎

(湖南理工學(xué)院，湖南 岳陽 414006)

有機發(fā)光二極管(OLED)發(fā)展中的重要里程碑為20世紀80年代中期。美國柯達公司華人工程師鄧青云于1979年發(fā)現(xiàn)了具有發(fā)光特性的有機材料，并提出多層結(jié)構(gòu)，引入芳香族胺類為傳遞層,成功建立了高效率及低驅(qū)動電壓的元件結(jié)構(gòu)，1987年獲得了OLED設(shè)計的第一個專利。之后歷經(jīng)20多年的改進，OLED有了長足的進步。由于OLED為平面發(fā)光，而且可在輕薄、可撓式的基材上形成陣列結(jié)構(gòu),所以非常適合用作照明光源。2010年，OLED的發(fā)光效率為80lm/W，目前最好的OLED器件的發(fā)光效率為102lm/W。到2015年有望達到120lm/W～150lm/W，將有可能與大功率白色LED競爭，廣泛應(yīng)用于照明。

1 OLED的基本結(jié)構(gòu)

OLED由銦錫氧化物(ITO)與電源正極相連結(jié)，這種銦錫氧化物(ITO)不僅很薄，而且透明；另一個金屬作為負極，OLFD具有半導(dǎo)體特性，其結(jié)構(gòu)層中包括：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)、電子傳輸層(ETL)。如果電源提供適當電壓，OLED中的正極空穴與負極電荷就能夠在發(fā)光層中結(jié)合，從而產(chǎn)生光亮。按照其配方的不同產(chǎn)生紅、綠、藍(RGB)三種原色，組成基本色彩。

有機發(fā)光二極管(OLED)是一種薄膜多層器件，由碳分子或聚合物組成。它們的構(gòu)成是：金屬箔、薄膜或平板(剛性或彈性)平臺；電極層；活性物質(zhì)層；反電極層；保護層。

2 OLED的技術(shù)優(yōu)勢

有機發(fā)光二極管OLED幾乎具有LED的所有優(yōu)點，因為OLED器件結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝成本低，還具有以下技術(shù)優(yōu)勢：

1)OLED本身為面光源，容易擴展成大面積平面光源。

2)OLED可制作在柔性塑膠基板上，在住宅照明設(shè)計中可結(jié)合墻壁、頂棚、地板及家具進行整體設(shè)計。

3)OLED是自發(fā)光元件，可以大面積掛于室內(nèi)墻壁上，或嵌在窗戶玻璃上。

美國顯示協(xié)會制定的照明用OLED成果目標如表1所示。

4)OLED幾乎不含藍光。藍光是光的三原色之一，當紅、綠、藍三色一起發(fā)光就會得到白色。醫(yī)學(xué)研究顯示，藍光在可見光中波長最短、能量最強。

表1 美國顯示協(xié)會制定的OLED應(yīng)用于照明的成果目標

藍光危害是指光源中400nm～500 nm區(qū)間的藍光波段，人的眼睛或者皮膚在燈光下所積累的藍光劑量決定了藍光對人的危害程度。藍光會破壞生物細胞，對人的眼睛、皮膚造成傷害。

高能量的藍光照射到眼睛，會損傷視網(wǎng)膜細胞的粒線體，破壞粒線體的DNA，這表明任何暴露在藍光下的細胞，包括皮膚細胞，都有可能受到傷害。如果皮膚經(jīng)常暴露在藍光下，皮膚將容易老化。

國際安全標準中，已經(jīng)根據(jù)光源藍光強度制訂出了有關(guān)藍光的光生物安全標準，包括制定了可能導(dǎo)致藍光危害的一系列數(shù)值標準。光生物安全標準按照是否有藍光危害以及危害程度將光源產(chǎn)品分為三大類：零類產(chǎn)品，指沒有藍光危害的光源產(chǎn)品；一類產(chǎn)品，指具有較小藍光危害，眼睛不能長時間直視的光源產(chǎn)品；二類產(chǎn)品，指具有較大藍光危害的光源產(chǎn)品。目前LED照明光源基本是零類和一類產(chǎn)品，如果是二類產(chǎn)品，一定要在產(chǎn)品及其使用說明書上強制性寫上“眼睛不能盯著看”的標簽。

實際上，電腦、手機、白色燈都放射藍光。目前市場上銷售的LED燈具常用的技術(shù)為“藍光芯片+黃色熒光粉”，這就表明，白色LED是利用高亮度藍光LED激發(fā)光源中的黃色熒光粉。LED光源中藍光的含量比較高，但這并不說明LED光源比其他電光源對眼睛或皮膚的危害更大。復(fù)旦大學(xué)電光源研究所對幾種光源中的藍光作了比對實驗，色溫相同的情況下，LED燈和熒光燈(節(jié)能燈)的安全性能差不多。

需要特別注意的是，太亮的LED燈具中藍光的比例可能超過安全數(shù)值。因此，在購買LED臺燈時，應(yīng)選擇低色溫(2 700K及以下)的燈具，這種LED燈對人體內(nèi)褪黑激素分泌的影響較小，有利于保證小孩的睡眠；同時，在購買室內(nèi)LED燈具時，要選擇有擴散罩或擴散板的產(chǎn)品，這樣就不會直接看到芯片和發(fā)光點集中的燈具。

3 OLED的應(yīng)用

1)OLED照明

實驗研究表明，防止LED藍光危害的方法之一是研制低色溫的LED光源和背光源。從光源色溫的角度出發(fā)，夕陽光和燭光所呈現(xiàn)的色溫是一天中最低的，它們所放射的藍光比較少。采用色溫較低或是藍光較少的光源，對褪黑激素的分泌影響較小，使人們在夜晚可以得到放松，入睡也比較安穩(wěn)。

2012年，臺灣清華大學(xué)材料工程系實驗室研發(fā)了類夕陽光OLED(燭光OLED)光源，這種光源涵蓋了日落前30min的色溫變化，光色如同夕陽般溫暖，幾乎沒有放射出藍光，非常適合做安全的夜間照明光源。

目前，燭光OLED照明光源商業(yè)化產(chǎn)品的規(guī)格為：

①光效>30lm/W；

②色溫<2 000K；

③使用壽命：在亮度為1 000cd/m2的情況下>10 000h；

④顯色性>80。

OLED、LED和熒光燈性能比較見表2。

2014年5月18日，LG化學(xué)為了將OLED照明應(yīng)用到建筑物品，在倫敦與AbRogersDesign進行合作項目，其建筑物品被安裝展示在家具博覽會上(5月18日～21日)。AbRogersDesign一直尋求OLED照明的應(yīng)用產(chǎn)品，近期努力的最終成果是將OLED照明應(yīng)用在展覽館的接待處內(nèi)。

表2 OLED、LED和熒光燈性能比較

2)OLED顯示技術(shù)

OLED顯示器是指有機半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電流驅(qū)動下發(fā)光并實現(xiàn)顯示的技術(shù)。它具備超輕、超薄(厚度可低于1mm)的特點，而且擁有高清晰度、高亮度、可視角度大、響應(yīng)速度快(約為LCD速度的1 000倍)、可彎曲等優(yōu)點。OLED制造成本低且能夠展示完美的視頻，是最具發(fā)展前景的下一代顯示技術(shù)。例如新開發(fā)的OLED電視采用了WRGB顯示方案，在傳統(tǒng)的紅綠藍三基色基礎(chǔ)上增加白色，使得色彩顯示更加豐富，對比度則達到10 000 000∶1，進一步降低畫面鋸齒，提升清晰度，并將動態(tài)畫面響應(yīng)速度提升至0.001ms以上，比液晶電視快1 000倍，徹底解決了傳統(tǒng)電視動態(tài)畫面有拖尾殘影的問題，將影音視聽生活提升到新的層次。

清華大學(xué)和維信諾公司合作建設(shè)OLED生產(chǎn)線，2005年在中國江蘇昆山建設(shè)了大規(guī)模OLED生產(chǎn)線；隨后幾年，又分別在廣東建設(shè)OLED生產(chǎn)線項目5個：汕尾信利小尺寸OLED生產(chǎn)線項目，佛山中顯科技的低溫多晶硅TFT(薄膜場效應(yīng)晶體管)AMOLED生產(chǎn)線項目，東莞宏威的OLED顯示幕示范生產(chǎn)線項目，惠州茂勤光電公司AM(主動式)OLED光電項目，彩虹在佛山建設(shè)的OLED生產(chǎn)線項目。擴大了OLED產(chǎn)品的應(yīng)用。

[1] 張萬奎,張振.節(jié)電技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2] 臺灣區(qū)照明燈具輸出業(yè)同業(yè)公會、中國照明學(xué)會，海峽兩岸第十二屆照明科技與營銷研討會報告暨論文集[C].2013.