近年來，“固態光源”新技術出現在人們的視線中，固態光源主要指LED(Light Emitting Diode，發光二極管)和OLED(Organic Light Emitting Diode，有機發光二極管)。LED是點光源，具有效率高、驅動電壓低的優勢，目前已經實現商業化生產;OLED為面光源，發光更加均勻，顯色指數更高，而且可以實現大面積照明，極高的效率和極低的驅動電壓等，另外還有希望制備在柔性襯底上，實現柔性照明。雖然現在OLED照明還未產業化，但是其潛在的應用前景，引起了全世界的關注。
OLED作為照明器件的研究始于上世紀90年代初，日本山形大學的Kido教授在Science上發表了白光OLED(WOLED)相關研究。雖然器件的效率只有0.83lm/W，卻引發了人們研究白光OLED的熱潮。在十余年的發展中，白光OLED在不斷的進步，2006年，白光OLED達到64lm/W;2008年，白光OLED的最高效率達到102lm/W;2009年，Karl Leo教授的小組宣布，其制備的白光OLED，可以實現124lm/W。
白光OLED的發展離不開各國政府的投資和支持，如美國能源部、歐盟等都非常看好OLED在照明領域的前景，2008年美國能源部(DOE)共投資7470萬美元對51個固態照明項目計劃進行支持，其中OLED照明共有25個項目，總經費為3690萬美元，占所有項目的49.4%。歐盟于2004年成立了OLLA(Organic Light Emitting Diodes for Lighting Applications)專案計劃，專門投資對白光OLED照明的研發，2008年，歐盟又成立了OLED 100.eu，持續對OLED照明的投資支持，并設定了2011年白光OLED效率達到100lm/W、壽命達到10萬小時、發光面積為1m2的目標。我國也非常重視對白光OLED照明的研發，清華大學在863項目的支持下，對OLED白光技術進行了相關的研究工作，取得了重大進步。
目前影響白光OLED技術產業化的兩個關鍵指標是效率和壽命，而影響這兩個關鍵指標的源頭是材料和器件結構，所以我們在開發新型材料和研究新型器件結構方面進行了深入的研究。
1.新型有機材料
白光OLED需要用的材料包括傳輸型材料和發光型材料，發光型材料涉及熒光材料和磷光材料，熒光材料的壽命較好，但是效率較低;磷光材料可實現較高的內量子效率，但目前藍光磷光材料的壽命較低，這成為白光OLED性能提高的瓶頸，所以開發高性能的藍光磷光發光材料和與之匹配的主體材料非常重要。
(1) 藍光磷光主體材料
主體材料和染料共摻作為發光層時，一般要求主體材料的能帶帶隙高于染料的帶隙，而對于藍光磷光的主體材料來說，還要求具有高的三線態能級，為此，我們設計合成了一系列高三線態能級的藍光磷光主體材料，
這類咔唑/芴復合物新材料熱穩定性好，加熱到400℃以上仍不分解，玻璃化轉變溫度Tg達160℃以上。材料三線態能級高，為2.84~2.88eV。叔丁基取代對能級影響不明顯，卻對薄膜光譜影響很大，減弱了分子間的相互作用，從而消除了長波的聚集物的發光。叔丁基取代的二咔唑基苯基芴(TBCPF)的循環伏安掃描顯示出可逆性，表明電化學穩定性優于一般咔唑類材料。TBCPF具有良好的溶解性和成膜性，可用于濕法制備高效率的藍光和白光器件。采用TBCPF作為主體材料，濕法制備了高性能的單發光層小分子磷光白光器件。優化后的雙層磷光白光器件的最大電流效率達到了29.6cd/A，最大功率效率為15.6lm/W。濕法制備的單發光層器件表現了良好的白光發射性能，而且色坐標隨電壓變化不大。
(2)藍光磷光發光材料
在白光照明方面，基于離子型銥金屬配合物可用于結構簡單的發光電化學池器件。針對藍光離子型銥金屬配合物缺乏的問題，我們提出并證實了一種新的獲得藍光離子型銥金屬配合物的分子設計思想，即在離子型銥金屬配合物的輔助配體中引入給電子的氮原子，提升材料的最高未占分子軌道(LUMO)能級，從而實現材料發光的顯著藍移。我們制備了藍光發光電化學池器件，電致光譜的發射峰位于460nm，色坐標(0.20, 0.28)，是目前報道的發光最藍的發光電化學池。
LED封裝技術的基本內容
LED封裝技術的基本要求是：提高出光效率、高光色性能及器件可靠性。
(1)提高出光效率
LED封裝的出光效率一般可達80~90%。
①選用透明度更好的封裝材料：透明度≥95%(1mm厚度)，折射率大于1.5等。
②選用高激發效率、高顯性的熒光粉，顆粒大小適當。
③裝片基板(反射杯)要有高反射率，出光率高的光學設計外形。
④選用合適的封裝工藝，特別是涂覆工藝。
(2)高光色性能
LED主要的光色技術參數有：高度、眩光、色溫、顯色性、色容差、光閃爍等。
顯色指數CRI≥70(室外)、≥80(室外)、≥90(美術館等)。
色容差≤3 SDCM≤5 SDCM(全壽命期間)
封裝上要采用多基色組合來實現，重點改善LED輻射的光譜量分布SPD，向太陽光的光譜量分布靠近。要重視量子點熒光粉的開發和應用，來實現更好的光色質量。
(3)LED器件可靠性
LED可靠性包含在不同條件下LED器件性能變化及各種失效模式機理(LED封裝材料退化、綜合應力的影響等)，這是主要提到可靠性的表征值—壽命，目前LED器件壽命一般為3~5小時，可達5~10萬小時。
①選用合適的封裝材料：結合力要大、應力小、匹配好、氣密性好、耐溫、耐濕(低吸水性)、抗紫外光等。
②封裝散熱材料：高導熱率和高導電率的基板，高導熱率、高導電率和高強度的固晶材料，應力要小。
③合適的封裝工藝：裝片、壓焊、封裝等結合力強，應力要小，結合要匹配。
LED光集成封裝技術
LED光集成封裝結構現有30多種類型，正逐步走向系統集成封裝，是未來封裝技術的發展方向。
(1)COB集成封裝
COB集成封裝現有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30多種封裝結構形式，COB封裝技術日趨成熟，其優點是成本低。COB封裝現占LED光源約40%左右市場，光效達160~178 lm/w，熱阻可達2℃/w，COB封裝是近期LED封裝發展的趨勢。
(2)LED晶園級封裝
晶園級封裝從外延做成LED器件只要一次劃片，是LED照明光源需求的多系統集成封裝形式，一般襯底采用硅材料，無需固晶和壓焊，并點膠成型，形成系統集成封裝，其優點是可靠性好、成本低，是封裝技術發展方向之一。
(3)COF集成封裝
COF集成封裝是在柔性基板上大面積組裝中功率LED芯片，它具有高導熱、薄層柔性、成本低、出光均勻、高光效、可彎曲的面光源等優點，可提供線光源、面光源和三維光源的各種LED產品，也可滿足LED現代照明、個性化照明要求，也可作為通用型的封裝組件，市場前景看好。
(4)LED模塊化集成封裝
模塊化集成封裝一般指將LED芯片、驅動電源、控制部分(含IP地址)、零件等進行系統集成封裝，統稱為LED模塊，具有節約材料、降低成本、可進行標準化生產、維護方便等很多優點，是LED封裝技術發展的方向。
(5)覆晶封裝技術
覆晶封裝技術是由芯片、襯底、凸塊形成了一個空間，這樣封裝出來的芯片具有體積小、性能高、連線短等優點，采用陶瓷基板、覆晶芯片、共晶工藝、直接壓合等來達到高功率照明性能要求。
用金錫合金將芯片壓合在基板上，替代以往的銀膠工藝，“直接壓合”替代過去“回流焊”，具有優良的導電效果和導熱面積。該封裝技術是大功率LED封裝的重要發展趨勢。
(6)免封裝芯片技術
免封裝技術是一個技術的整合，采用倒裝芯片，不用固晶膠、金線和支架是半導體封裝技術70種工藝形成中的一種。
PFC免封裝芯片產品的光效可提升至200lm/w，發光角度大于300度的超廣角全周光設計，不要使用二次光學透鏡，將減少光效的耗損與降低成本，但要投入昂貴的設備。
PFC新產品主打LED照明市場，特別是應用在蠟燭燈上，不僅可以模擬鎢絲燈的造型，同時可以突破散熱體積的限制。
(7)LED其他封裝結構形式
①EMC封裝結構：是嵌入式集成封裝形式(Embedded LED Chip)不會直接看到LED光源。
②EMC封裝技術：(Epoxy Molding Compound)以環氧塑封料為支架的封裝技術，具有高耐熱、高集成度、抗UV、體積小等優點，但氣密性差些，現已批量生產。
③COG封裝：(Chip On Glass)將LED芯片放在玻璃基板上進行封裝。
④QFN封裝技術：小間距顯示屏象素單元小于或等于P.1時，所采用的封裝形式，將替代PLCC結構，市場前景看好。
⑤3D封裝技術：以三維立體形式進行封裝的技術，正在研發中。
⑥功率框架封裝技術：(Chip-in-Frame Package)在小框架上封裝功率LED芯片，產業化光效已達160~170 lm/w，可達200 lm/w以上。
LED封裝材料
LED封裝材料品種很多，而且正在不斷發展，這里只簡要介紹。
(1)封裝材料
環氧樹脂、環氧塑封料、硅膠、有機硅塑料等，技術上對折射率、內應力、結合力、氣密性、耐高溫、抗紫外線等有要求。
(2)固晶材料
①固晶膠：樹脂類和硅膠類，內部填充金屬及陶瓷材料。
②共晶類：AuSn、SnAg/SnAgCu。
(3)基板材料：銅、鋁等金屬合金材料
①陶瓷材料：Al2O3、AlN、SiC等。
②鋁系陶瓷材料：稱為第三代封裝材料AlSiC、AlSi等。
③SCB基板材料：多層壓模基板，散熱好(導熱率380w/m.k)、成本低。
④TES多晶質半導體陶瓷基板，傳熱速度快。
(4)散熱材料：銅、鋁等金屬合金材料
石墨烯復合材料，導熱率200~1500w/m.k。
PCT高溫特種工程塑料(聚對苯二甲酸1，4-環已烷二甲脂)，加陶瓷纖，耐高溫、低吸水性。
導熱工程塑料：非絕緣型導熱工程塑料，導熱率14w/m.k。
絕緣型導熱工程塑料，導熱率8w/m.k。
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