新型單層OLED：為可印刷的顯示屏鋪路

導讀

據德國馬克思普朗克聚合物研究所官網近日報道，該研究所的研究人員開發出一種僅由通過兩個電極供電的單層組成的OLED。這樣不僅簡化了OLED的生產，也為可印刷的顯示屏鋪平了道路。

背景

發光二極體（LED）是由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物製成。然而，有機發光二極體（OLED）卻不含這些無機半導體材料，而是含有碳元素為主要成分的有機化合物。

OLED顯示屏（圖片來源：Fraunhofer FEP）

可是，與傳統的LED相比，目前OLED的亮度較低且壽命較短，這正是它們當前被研究的原因。

（圖片來源：維基百科）

創新

近日，德國馬克思普朗克聚合物研究所（MPI-P）的科學家們在課題組長 Gert-Jan Wetzelaer （Paul Blom 教授所在的部門）開發出一種新的OLED概念。

如今，OLED都是由各種不同的晶圓薄度的層組成。某些層用於傳輸電荷，而其他層用於將電子有效地導入到產生光線的活性層中。因此，目前的OLED多半是由五到七層組成。

現在，研究人員們開發出一種僅由通過兩個電極供電的單層組成的OLED。這樣不僅簡化了OLED的生產，也為可印刷的顯示屏鋪平了道路。

在美因茨開發的首個OLED原型產品顯示MPI-P的標誌（圖片來源：MPI-P）

技術

美因茨的科學家們通過首個原型產品，展示了他們可以通過僅2.9伏的電壓生成亮度達1萬坎德拉/平方米的發射光。這個亮度是現代顯示屏的約100倍。在這麼低的電壓下實現這麼高的亮度，是目前OLED的一項記錄。

研究人員們可以測量到的外部效率達19%，這意味著供應的電能有19%轉化為了光線，這些光線從觀察者的方向照射出來。有了這個值，OLED原型產品也可以與目前五層甚至更多層組成的OLED相競爭。

在連續的操作中，研究人員們能夠在亮度相當於現代顯示器10倍的條件下，測量到所謂的「LT50壽命」幾乎是兩千小時。在這個時間內，亮度下降到初始值的50%。

Wetzelaer 表示：「未來，我們希望能夠進一步改善這個概念，從而實現更長的壽命。這意味著，這個概念將用於工業用途。」科學家們希望他們新開發的單層概念（換句話說，複雜度降低的OLED），將有助於識別和改善會減少壽命的工藝。

科學家們正在使用一個基於所謂的「熱激活延遲熒光（TADF）」材料的發光層。這種物理原理已經有幾十年的歷史了，但是變成OLED研究的焦點還是在大約十年之前，科學家們在日本演示了電能到光能的高效轉換。從那時起，科學家們一直在致力於製造基於TADF的OLED，因為這些OLED不需要昂貴分子配合物，這些分子配合物含有目前OLED所使用的稀土金屬。

關鍵字

顯示屏、OLED、有機電子

參考資料

【1】Naresh B. Kotadiya, Paul W. M. Blom, Gert-Jan A. H. Wetzelaer. Efficient and stable single-layer organic light-emitting diodes based on thermally activated delayed fluorescence. Nature Photonics, 2019; DOI: 10.1038/s41566-019-0488-1

【2】http://www.mpip-mainz.mpg.de/presse/pm-en-2019-09

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