前言
2003年数位相机首度采用有机EL显示器，促成有机EL显示器正式进入商品应用摸索阶段，而商品化首要特性就是使用寿命必需可以媲美液晶显示器。由于最近几年发光材料科技的进步，有机EL显示器的使用寿命已经突破1万小时，因此有机EL显示器未来发展动向备受相关业者高度重视。
有机EL显示器的发光效率
(图一)是日本各研究单位针对有机EL显示器的发光效率提出的研究报告，由图可知新世代燐光有机EL的量子效率为5％，大幅超越萤光元件（device）的量子效率，其中绿色燐光有机EL的量子效率更突破5％的门槛。以往萤光元件的红色发光效率始终无法突破极限，由于燐光材料的出现，top emission取光效率的提高，加上其它相关技术的组合，使得红色的发光效率获得大幅提升，不过业者目前比较关心的是蓝光的发光效率极限。
虽然改变host系的材料或是hole block材料，对发光效率的改善具有实质效益，不过不可否认的是提高蓝光的发光效率，实际上还有许多问题有待克服。
如何实现长寿化
(图二)是各种不同材质有机EL显示器的使用寿命比较，横轴为初期辉度，纵轴为半衰减寿命，图中的黑色实线为TDK与出光兴业白色萤光元件的使用寿命；圆圈则是三菱化学rubrene的白色燐光有机EL 元件的特性，该有机EL元件的初期辉度为300，使用寿命为7500小时。该公司研究人员表示虽然燐光有机EL的开发时程比萤光有机EL晚，不过燐光有机EL具有很高的发展潜能（potential），因此该公司计划未来将使用寿命提高至10万小时。图中的「IMES」是使用出光产业开发的萤光材料，再利用multi photon制成多段积层结构，它的初期辉度为10000，使用寿命大约是5000～6000小时，比较特别的是上述材料可因不同的元件结构大幅延长使用寿命。
(表一)是有关有机EL长寿化的发展动向。提高有机EL显示器的使用寿命，最简单的方法是控制电洞（hole）的注入，便可以达成上述目的。例如萤光的dopent由于doping本身与长寿化相结合，就是提高有机EL使用寿命的最佳佐证。虽然有机EL的混合发光层与阴极界面层仍然有问题，不过它可以利用LiF膜层使上述膜层的界面稳定化，除此之外也可以使用经过alkali dope稳定化的阴极获得相同效果。
有机EL元件是利用脉冲（pulse）方式驱动，因此duty驱动方式与DC连续驱动方式对使用寿命具有绝对性的影响，然而不论采取哪种方式，未来都必需针对元件内部电荷与charge up的动作机制进行深入的研究。
有关材料的发展动向，根据实验结果显示一旦注入燐光材料，有机EL元件会有不稳定的倾向，虽然研究人员试图开发各种电洞输送材料，不过上述现象改善效果相当有限，换言之使用稳定的电极同时开发有效的电子输送材料，是今后必需克服的技术瓶颈，因为发光层若使用只能让电洞亦即electron流动的材料，会面临氧化与还原两难的窘境。有关元件的结构，根据研究结果显示提高top emission的开口率，可以有效降低电流密度。
(表二)是有关有机EL元件特性劣化的主要原因，基本上有机EL元件特性劣化原因可分为，「有机材料本身的问题」与「界面问题」两项。有机材质本身的问题又可分为「物理性劣化」与「化学性劣化」两种。
物理性变化造成元件特性劣化，主要是有机材料结晶化所致，因此根本解决方法是开发稳定的非晶质材料。有关化学性变化主要是经年累月反覆的氧化、还原所造成，不过详细的动作机制目前还不清楚。除此之外发光动作也会使有机EL元件发生化学性劣化，一般认为它是电洞与电子再结合时激发有机分子，当激发状态回复成基底状态时会产生发光现象，在此同时却出现激发状态本身非常不稳定的问题。
有关界面问题造成的劣化现象，主要原因是电极接触不良，造成有机材料界面之间发生相互扩散现象所致，尤其是Al电极极易与有机材料发生化学反应。虽然与电极的化学反应可藉由阴极与界面层的改良，获得某种程度的改善，不过整体而言必需考虑界面问题。
(图三)是利用发光层的设计延长有机EL元件使用寿命的具体实例，它是美国UniversalDisplay公司利用萤光体开发的有机EL元件，基本上它是将所谓的异质（hetero）结构分割成正孔输送层与电子输送层双层借此结构产生光线，电洞与电子彼此各别移动并在界面处结合，如果改变上述构造并将正孔输送层插入电子输送层，形成与电子输送层呈倾斜组合，或是将正孔输送层与电子输送层混合使组合倾斜，并以阶段性改变都可以延长有机EL元件使用寿命。
除此之外1998年美国Motorola利用均匀混合的Alq3与a－NPD产生光线，该元件的结构若以发光层整体角度而言可以归类为bipolar。由于阶段性改变Alq3与a－NPD的混合比可以延长有机EL元件使用寿命，因此可以弥补Alq3容易氧化的弱点。
(图四)是L-V特性图，由图可知正孔注入层具有电压依存性。虽然电压特性随着膜层种类的不同会有很大的差异，不过基本上只要抑制电压发光的话，都可以获得低电压化效果，其中又以CuPc系膜层的低电压化效果最显著。如果考虑膜层的注入问题时，由于正孔输送材料上方设有发光层，因此必需处理与Alq3劣化有关的问题才是根本解决对策。
此外所谓的CBP燐光host材料未来的发展备受研究人员高度关注，因为根据初步研究结果显示，上述材料的移动度比a－NPD更高，而且具备某种程度的电子移动度。
燐光元件的特性
由于燐光发光元件是由各种材料所构成，因此最少需要五层，尤其是发光层与正孔阻止层，以往都是使用不同种类的材料，因此如何将Alq3堆叠造成的劣化动作机制加以转换，成为未来必需克服的课题。
接着要介绍hole injection常用的高分子材料。 (图五)为利用高分子正孔注入层构成的燐光发光元件的特性。有关电压特性与电洞特性，虽然高分子材料的效率比CuPc好，不过若欲维持高分子电洞（hole）的话电压就会下降，主要原因是类似CBP host材料离子化潜能（potential）非常高，因此高分子电洞很不容易进入正孔注入层，虽然上述现象的动作机制还不清楚，不过一般认为电洞若能进入正孔注入层效率可望大幅提高。
| 《图五 由高分子材料正孔注入层构成的磷光发光组件特性》 |
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(图六)是燐光发光元件的驱动特性，该图是室温环境下初期辉度为500时的使用寿命测试结果，由图可知CuPc与高分子材料的动作特性并无明显差异，而且两者都有低电压优点，电压上升几乎完全相同。
| 《图六 由高分子材料正孔注入层构成的磷光发光组件特性》 |
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(图七)是有机EL发光元件的驱动特性，它是根据萤光元件与non dope的Alq3描绘（plot）的结果，有关图中标示的1.2辉度加速系数，根据实验显示即使材料经过doping，结果该系数几乎完全相同。由CBP材料构成的燐光发光元件，具有辉度加速系数为1.4的依存性，主要原因是该系数非常大，因此会出现某些热性弱点，此外CBP容易结晶化也是原因之一，根据CBP资料显示它的辉度加速系数高达1.8，由此可知CBP材料具有很大的辉度依存性。由于CBP材料是用湿制程（wet process）制作，所以详细发生原因还不清楚，目前低分子系CBP材料的使用寿命比高分子系长，未来这类燐光材料若能克服以上问题，燐光系材料的使用寿命可望媲美萤光系材料。
(图八)是有机EL显示器的材料发展蓝图（road map），根据三菱化学研究人员表示燐光系有涂布技术，有机EL显示器如果利用涂布方式的话，可以提高制程的良品率与动作时取出效率。
结语
有机EL元件为主动性发光元件，它具有容易制作、低成本、高辉度、可挠曲、薄型化、省电、无视角限制等优点，因此长久以来被视为可挠式显示器、电子书，以及各种被动式显示器背光照明光源的最佳选择，2003年数位相机首度采用有机EL元件作为显示面板，这意味着有机EL显示器的性能已经通过严苛的环境测试，此外加上燐光系发光材料技术上的突破，使得有机EL显示器正式迈入商品应用摸索阶段。
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