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技术创新光效翻倍 OLED照明起飞在即

2012-11-27 09:31
林契于宸
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  对元件的背面电极也加以大胆改造

  另一方面,金泽工业大学的三上指出,要想进一步提高光提取效率,光凭元件表面设置的光提取层是不够的(图7)。因为根据三上的模拟实验,元件内部产生的光子中,有约50%因表面等离子体共振而丧失。这种现象是在元件发光面的反面电极(阴极)表面发生的。

  三上认为,积极设法抑制这种(表面等离子体)损失,有助于进一步提高光提取效率,因此大胆改变了阴极的构造。这就是“多阴极构造”。试制的既具备这种构造又具备元件表面光提取层的绿色发光有机EL元件,其表面等离子体损失由约50%大幅降至约10%,发光效率由85lm/W提高到了2倍以上的185lm/W。光提取效率约为47%,作为薄型元件是很高的值。

  

图7:通过控制表面等离子体将发光效率提高到2倍以上

  据金泽工业大学教授三上介绍,没有对光提取做改进的有机EL元件内部产生的光有约50%以表面等离子体损失消失。三上等人发现了对金属电极采用薄电极和反射层等多级构造,可大幅降低表面等离子体损失,从而提高发光效率的方法。

  各厂商也开始针对元件阴极采取措施。例如,东芝在SID 2012上发布的发光效率为91lm/W的元件,没有在元件正面一侧设置特别的光提取层。而是将阴极材料由原来的铝(Al)换成了其他高反射率材料。“并不能说明效率的提高全靠反射率,表面等离子体损失的降低等或许也发挥了作用”(东芝)。

  蓝色材料的效率提高前景也光明

  提高有机EL照明发光效率的第三个重点是蓝色发光材料的大幅改善。此前,蓝色发光材料与红色和绿色发光材料相比,在发光效率和发光寿命上的开发很迟缓。比如,尚没有具备足够“深度”和发光寿命的磷光发光蓝色材料。

  光是深蓝色的话可以利用萤光材料,但萤光材料原理上的内部量子效率还不到25%。而磷光材料最大高达100%。蓝色发光只能使用萤光材料是进一步提高有机EL照明发光效率的巨大障碍。

  最近,能打破这种界限的研究开发取得了进展。虽然尚未发现深蓝色磷光发光材料。但“推进了第3代发光材料的开发”(九州大学最尖端有机光电子研究中心教授安达千波矢的研发小组)(图8)。第1代为萤光材料,第2代为磷光材料,而新材料为第3代。

  

图8:超过蓝色萤光材料的“极限”

  图中所示为超越此前激子利用效率为25%的萤光材料极限的两种技术。TTA/TTF通过使3重态状态(T1)的2个激子碰撞交换能量,变成1重态状态(S1)激子有可能发光(a)。而TADF以热使T1的激子移向S1有可能发光。

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