曹镛：OLED白光技术正处在大规模应用的前夕

半导体照明是半导体技术在引发微电子技术革命之后，又引发的新一轮产业革命——照明革命，其标志就是用半导体照明光源逐步替代传统照明光源，如白炽灯和荧光灯。由于半导体照明技术巨大的节能效果及商机，包括我国在内的世界各国都纷纷制订发展计划，加紧对半导体照明技术科研和产业投入。

  美国、欧盟、日本、韩国等国家不断推出大型研发计划，加大投资力度，一些国家(例如美国)已将固态照明提升到国家战略的高度。固态照明目前有基于GaN半导体器件为主的LED技术及OLED两条技术路线，基于GaN器件的LED白光技术已经取得了商业上的巨大成功，但离全面取代荧光灯还有相当长的距离(美国的国家计划是设定在2025年);OLED技术初期的发展是以显示技术为主要方向，并已经在移动通讯的小尺寸显示屏上取得商业成功，但在白光照明的应用上目前还处于研发阶段。由于OLED具有材料来源广泛，有可能采用全印刷制备，价格可能极为低廉，其发光效率近年又大幅提高，使OLED在白光照明器件中应用的可能性越来越大。

　过去十年间，白光OLED的性能取得了长足的进展，发光效率超过20lm/W，已经超过传统的白炽灯的发光效率(12~17lm/W)。近年的报道还表明，基于小分子材料的白光发光器件的效率甚至超过节能荧光灯的效率(40~70lm/W)。2004年GE Global Research成功研制出24英寸见方的白光照明用平板器件，其效率在亮度为1200cd/m2时达15lm/W;2006年美国普林斯顿大学Forrest团队制备了一种新结构的白光器件，这种结构能够控制器件中的单线态和三线态激子的传输，从而使器件中单线态和三线态掺杂客体和母体之间的能量转移互相不受影响，极大限度地降低了能量损失，器件的最大效率达37lm/W，显色指数(CRI)为85。2008年，日本山形大学Kido团队通过在器件中引入同时具有高迁移率和高三线态能级的载流子输运材料，使各个有机层的能级呈阶梯状的分布以有利于载流子的传输，制备了前向功率效率达到53lm/W(总功率效率可达到100lm/W)的全磷光白光器件。

  2008年6月，美国Universal Display Corp.(UDC)在其网站上宣布，其有机小分子白光发光器件在1000cd/m2的亮度下，功率效率达到102lm/W，接近2006年3月日亚化学工业公布的白色无机LED发光效率的水平。2009年，德国Karl Leo研究团队在Nature杂志发表文章，报道通过改进器件结构降低功耗，同时采用高折射率的玻璃基质来提高输出耦合效率，获得了超过荧光灯效率的白光发射器件，其最大的功率效率达到124lm/W(亮度1000cd/m2)。2010年，UDC借助于其开发的新天蓝光磷光材料，制备了效率可达109lm/W(1000cd/m2)，且在低亮度100cd/m2下更高达136lm/W，这是迄今为止报道的白光OLED的最高效率。

　我国在白光OLED技术方面也取得很大的进展，比如长春应用化学研究所，清华大学等科研单位、院校在基于小分子材料的白光OLED方面，取得了接近或者超过荧光灯功率效率的进展;华南理工大学主要采用溶液加工法来制备高分子基的OLED照明器件，目前也取得了40lm/W(总功率可达50lm/W)，处于国际同类器件的最好水平之一。

  由此可见，OLED白光技术目前正处在大规模应用的前夜，产业化在全球范围均处于起步阶段。目前全球加入基于白光有机发光器件研发的厂商合计有100家以上，如三星SDI、LGD等厂商;材料开发商有柯达、剑桥显示技术公司、杜邦显示等;设备制造商有日本真空等。苹果、诺基亚、索尼?爱立信、IBM、佳能等厂商已经推出一些白光OLED产品。

　照明产品方面，2008年3月Osram公司率先制造出第一款OLED照明产品“Orbeos”，这款产品尺寸为100cm2的OLED照明灯具，显色度指数(CRI)为80，色温2800K，功率效率近50lm/W，亮度在1000cd/m2下能够连续使用5000小时以上，开创了白光OLED照明产业的先河。2009年开始，飞利浦、欧司朗、日本的Lumiotec、北京维信诺等都在市场上相继推出了OLED照明屏产品，市场上也有一些厂商推出了OLED应用灯具产品。但目前这些产品都还属于试销性质，价格相对较昂贵。