OLED提高蓝光寿命的重要专利技术分析

孙宁宁 丁瑞平

摘要：OLED在大尺寸超高清柔性显示领域有巨大的应用潜力。目前，OLED蓝光寿命远远低于其他颜色光寿命，已成为制约OLED发展的主要因素。基于此，本文梳理OLED提高蓝光寿命的重要专利技术，并总结出技术发展的路线。

关键词：OLED;蓝光;寿命

中图分类号：TN27;G306文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）30-0057-03

Abstract： OLED devices are promising for application in large-scale ultra-high-definition and flexible display. At present， the lifetime of blue light in OLED is much lower than that of other colors， which is a main limitation for developments of OLED.Based on this， this paper combed the important patented technologies of OLED to improve the lifetime of blue light， and summarized the route of technological development.

Key words： OLED; blue; lifetime

近年来，有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）显示成为各显示器厂商极力推广的新兴平板显示技术，被称为第三代梦幻显示技术。相对于其他类型的平板显示器，OLED显示器具有全固态、自发光、高清晰度、广视角、面板超薄和大面积柔性显示等优点，被业界公认为最具有发展潜力的显示装置[1]。

由于蓝光光子的能量较高，容易引起蓝光材料的衰变，衰减快的蓝光材料亮度下降也快，使蓝光材料的寿命最短，屏幕便会产生颜色偏移。另外，蓝光材料的发光效率也远远低于红、绿光材料，使蓝光区域的亮度不高[2]。因此，OLED蓝光寿命严重影响着显示器件的使用寿命、亮度及颜色纯度等参数，提高OLED蓝光寿命成为研究人员亟待解决的一大难题。

1 OLED提高蓝光寿命的主要途径

OLED提高藍光寿命的主要途径包括研发新型蓝光材料、优化OLED叠层结构、优化蓝色子像素的像素结构以及其他颜色发光材料取代蓝光材料4个方面。

1.1 研发新型蓝光材料

与红、绿光材料相比，蓝光材料寿命最短的根本原因在于蓝光材料容易衰变，因此，研发新型蓝光材料以提高其寿命和发光效率一直是OLED提高蓝光寿命的主要途径。蓝光发光层中包括蓝色主体材料及蓝色发光材料，其中蓝色发光材料又包括蓝色磷光材料、蓝色荧光材料及蓝色无机量子点材料，蓝色发光材料还包括有机小分子材料和有机聚合物材料。通过研发新型蓝色主体材料及蓝色发光材料可以有效改善OLED器件的蓝光寿命。另外，还可以使蓝光发光层中包含2种或多种不同颜色的掺杂剂，以优化蓝光材料的寿命。

1.2 优化OLED叠层结构

在整个OLED表面设置一层蓝色共通层来增大蓝色发光面积，可以提高蓝光寿命;或者设置2层不同蓝光波长的蓝光层，可以提高其发光效率。另外，还可以增加一中间层来改善蓝光层的电子或空穴的注入能力，以提高蓝光寿命;或者在传输层、封装层、平坦化层等结构中掺杂蓝光材料来提高蓝光寿命。

1.3 优化蓝色子像素的像素结构

蓝光寿命与其电流密度成正比，因此，通过增大蓝色子像素的像素面积以及不同的像素排列方式可以有效降低电流密度，以提高蓝光寿命。另外，可以采用多个不同蓝光波长的蓝色子像素交替发光以提高整体的蓝光寿命。

1.4 其他颜色发光材料取代蓝光材料

为了避免使用寿命短的蓝光材料，研究人员发现可以通过使用白色、绿色等发光材料再配合蓝色滤光片、蓝色上转换层或基于表面等离子体耦合原理的蓝色位移层来实现蓝光发射。另外，可以在封装层、平坦层中掺杂蓝色上转换材料以简化OLED叠层结构。

2 OLED提高蓝光寿命的专利技术分析

本文采用中国专利文摘数据库（CNABS）对涉及OLED提高蓝光寿命的专利申请情况进行分析，并将检索时限截至2018年7月27日。

2.1 专利申请量主要地域分布

图1给出OLED提高蓝光寿命的专利申请量主要地域分布，由图1可以看出，中国在该领域占据第一位，份额占到了41%;其次为日本，占28%;再次为韩国，占17%;然后是美国和德国。可见，OLED技术长期以来呈现三分天下的局面，中国、日本、韩国是申请量主要贡献者，欧美国家申请量相对较少，反映出了亚洲国家更加重视该领域的专利布局。

2.2 专利技术申请量分析

图2显示了OLED提高蓝光寿命的专利技术分支申请量份额。在OLED提高蓝光寿命的中国专利申请中，涉及改进蓝光材料的申请量占据第一位，份额占到了64%，远远超过其他技术分支;其次是改变叠层结构、像素结构以及使用其他颜色取代蓝光材料。可见，提高蓝光寿命的主要途径还是改进蓝光材料的寿命，但同时研发人员也在不断研究通过改进器件结构或寻找替换材料来提高蓝光寿命。

2.3 OLED提高蓝光寿命的专利技术路线

为了了解OLED领域提高蓝光寿命技术发展演变情况，了解主要技术路线，通过筛选重要专利，然后以技术分支和时间为坐标，绘制出该技术路线，如表1所示。

从表1所示的OLED提高蓝光寿命专利技术路线可以看出，通过研发新型蓝光材料或不同颜色发光材料的组合来提高蓝光寿命一直是各大公司研发的重点。此外，研究人员又相继提出了改变蓝光层的结构、增大蓝色子像素的面积、量子点发光、基于表面等离子体耦合的发光等提高蓝光寿命的技术方案，以通过改变OLED器件结构或改变发光材料来获得高寿命的蓝光OLED发射器件。

2.4 OLED提高蓝光寿命专利主要申请人技术分析

2.4.1 京东方公司。2007年，CN101393924A通过设置至少2个蓝色子亚像素交替使用，延长蓝色亚像素整体使用寿命;接着CN102655161A通过设置各亚像素的发光面积的比例关系与其对应填充因子之间的比例关系成正比，延长像素结构的使用寿命;然后，CN104409470A设置像素单元包括红绿蓝子像素及深蓝子像素，红绿蓝子像素包括同层设置的红色发光层、绿色发光层及天蓝色发光层以及覆盖在红色发光层、绿色发光层及天蓝色发光层的第一深蓝色发光层，深蓝子像素包括第二深蓝色发光层，即每个像素单元包含4种颜色，并将天蓝色发光层及深蓝色发光层的优点结合在一起，提高了像素单元的光色及寿命;CN105679957A设置蓝光层包括双掺杂系统，发射不同蓝色光的不同掺杂剂同时掺入同一发光层中，由此改进发光器件的服务寿命;2016年，CN105870354A又提出了蓝光微腔结构，使用半透半反层与金属电极层之间形成的微腔结构代替蓝色的彩色滤光片，延长了蓝色子像素的寿命。

2.4.2 出光兴产株式会社。2000年，CN1939884A中蓝色发光介质包含含胺的单、二、三或四苯乙烯基衍生物和一种具有特定结构的蒽衍生物;然后，CN1876610A提出使用具有蒽骨架和不对称分子结构的新芳香化合物发射蓝光，接着CN102239141A中蓝色发光层使用新型芳香族胺衍生物。

2.4.3 三星公司。2005年，CN1664054A等多篇专利提出了新型的深蓝色磷光材料，接着CN1728903A提出电子传输层由电子传输材料和蓝光发射材料构成;CN1780510A提出空穴传输层由空穴传输材料和蓝光发射材料构成;然后，CN102262854A像素结构中设置蓝色子像素被排列成与相邻两行红子像素和绿子像素在行方向上重叠，并且蓝色子像素具有比其他子像素大的面积，以及US2014124758A设置一层蓝色共通层并优化器件结构，以提高蓝光发射效率及寿命。

2.4.4 LG公司。2008年，CN101747889A等多篇专利提出了新型的蓝色熒光材料;接着CN103187429A设置一层蓝光共通层并优化器件结构以提高蓝光发射效率及寿命;然后，CN107275360A改进了像素结构，以优化蓝光寿命。

可见，京东方、三星、LG等主要申请人都对OLED提高蓝光寿命的技术进行了比较全面的研究，不仅包括新型蓝光材料，还包括器件结构方面的改进。另外，出光兴产株式会社等申请人主要研发新型的蓝色基质材料或掺杂剂材料，以从根本上改善蓝光材料的寿命。

3 结语

本文梳理了OLED提高蓝光寿命的专利技术及相应的技术路线，通过分析发现，提高蓝光寿命的最主要途径仍然是改进蓝光材料，而与OLED叠层结构、像素结构以及其他颜色替换蓝光材料等相关的专利技术相对较少。因此，研究新型的OLED叠层结构、像素结构、其他颜色替换蓝光材料以及综合考虑多个因素的结构仍然是下一步的研究重点。

参考文献：

[1] 王旭鹏，密保秀，高志强，等.白光有机发光器件的研究进展[J].物理学报，2011（8）：087808.

[2] Antti Laaperi.OLED lifetime issues from a mobile-phone-industry point of view[J].Journal of the Society for Information Display，2008（11）：1125-1130.