有機(jī)發(fā)光二極管
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-23
有機(jī)發(fā)光二極管的實(shí)例教程
【前言】
有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)、基于量子點(diǎn)的發(fā)光二極管、基于鈣鈦礦的發(fā)光二極管和微型發(fā)光二極管已經(jīng)被提倡用于制造下一代顯示器和有源照明的輕質(zhì)和柔性單元。盡管已經(jīng)有一些基于OLEDs的高端商業(yè)產(chǎn)品，但為了使這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)更廣泛的影響，成本必須降低，同時(shí)保持產(chǎn)品的高運(yùn)行效率。
【成果簡介】
今日，來自劍橋大學(xué)的Richard H. Friend教授和吉林大學(xué)的李峰教授（共同通訊）聯(lián)合在Nature上發(fā)表文章，題為“Efficient radical-basedlight-emitting diodes with doublet emission”。作者展示了基于自由基的OLEDs的高效發(fā)光特性，它的發(fā)光來自自旋偶極，而不是單線態(tài)或三線態(tài)躍遷。作者展示的OLED在波長為710nm時(shí)，其最大外部量子效率為27 %，這是深紅和紅外LED的最高報(bào)道值。常規(guī)發(fā)光二極管中，空穴和電子分別占據(jù)最高已占軌道和最低未占軌道(HOMO和LUMO )，并復(fù)合形成單線態(tài)或三線態(tài)激發(fā)態(tài)。在本文高效的OLEDs中，作者實(shí)現(xiàn)了對(duì)HOMO的選擇性空穴注入和對(duì)SOMO的電子注入，形成高熒光雙重激發(fā)態(tài)，實(shí)現(xiàn)高內(nèi)量子產(chǎn)率發(fā)光。
展開 有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）技術(shù)相比于傳統(tǒng)的LED技術(shù)，由于在實(shí)現(xiàn)大面積高質(zhì)量顯示與照明、超高分辨率、超快響應(yīng)速度和柔性電子學(xué)應(yīng)用等方面表現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢，吸引了全球?qū)W術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。綜合考慮器件發(fā)光效率、器件驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性、發(fā)光色純度和器件結(jié)構(gòu)工藝簡化等多方面因素，使用藍(lán)光傳統(tǒng)熒光材料和綠、黃、橙、紅等含有貴重金屬元素的磷光材料的組合已經(jīng)在商業(yè)化OLED技術(shù)應(yīng)用中取得了較大的成功。對(duì)于傳統(tǒng)熒光材料而言，受限于自旋統(tǒng)計(jì)規(guī)律，在電驅(qū)動(dòng)下器件只能利用25%的單重態(tài)（S1）激子發(fā)光。即便考慮器件具有接近30%的光取出效率，其外量子效率（EQE）最高值也只能達(dá)到約7.5%（圖1（a））。為了實(shí)現(xiàn)100%的器件激子利用率，人們利用含有貴重金屬元素的磷光材料較好地解決了這個(gè)問題。由于“重原子效應(yīng)”的存在，單三重態(tài)之間的旋軌耦合效應(yīng)（SOC）大幅增強(qiáng)，從而使得原本躍遷禁阻的三重態(tài)（T1）磷光輻射成為可能（圖1（b））。但由于材料中含有貴重金屬元素，材料成本高企，不利于實(shí)現(xiàn)更低成本的OLED應(yīng)用。鑒于此，使用具有熱活化延遲熒光（TADF）特性的純有機(jī)發(fā)光材料是一個(gè)潛在的既實(shí)現(xiàn)100%激子利用率又兼具低成本優(yōu)勢的解決方案。TADF材料由于具有極小的單三重態(tài)分裂能（ΔEST），其T1激子可以在熱能驅(qū)動(dòng)下反向系間竄越（RISC）來到S1，進(jìn)而發(fā)生熒光輻射過程，實(shí)現(xiàn)100%的激子利用（圖1（c））。目前，TADF-OLED已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)和基于磷光材料的OLED相似的電致發(fā)光性能，成為目前實(shí)現(xiàn)低成本高效OLED技術(shù)應(yīng)用的熱門候選。
圖1（a）第一代基于傳統(tǒng)熒光材料、（b）第二代基于磷光材料和（c）第三代基于TADF材料的OLED發(fā)光機(jī)理特征和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比示意圖。
另外，在OLED材料的研發(fā)領(lǐng)域，最重要也最困難的課題便是高效、穩(wěn)定的純藍(lán)光材料的研發(fā)。
展開 背景
OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（organic light-emitting diode），是一種由柯達(dá)公司開發(fā)并擁有專利的顯示技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)使用有機(jī)聚合材料作為發(fā)光二極管中的半導(dǎo)體材料。
（圖片來源：維基百科）
相對(duì)于傳統(tǒng)的LCD顯示設(shè)備來說，OLED具有柔性、自發(fā)光、清晰亮麗、輕薄、響應(yīng)速度快、視角寬、低功耗、適用溫度范圍大、成本低、制造工藝簡單等特點(diǎn)。它的應(yīng)用范圍非常廣，例如：電視、智能手機(jī)、智能穿戴、VR、汽車顯示、汽車照明燈等。
溫故而知新，下面回顧一下先前介紹過的有關(guān)OLED的創(chuàng)新研究案例：
1）韓國科學(xué)技術(shù)院成功制造出一種位于超薄纖維上的高效有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）。該團(tuán)隊(duì)通過將OLED 集成到織物中，開發(fā)出了世界上最具柔性、最可靠性的可穿戴顯示器技術(shù)。
（圖片來源：KAIST）
2）德國弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)的研究人員采用大面積微型顯示器技術(shù)，開發(fā)出一種具有極高幀頻、分辨率、對(duì)比度、全高清效果的新型OLED微型顯示器。同時(shí)，它采用的光學(xué)組件更少，功耗更低，性能明顯超越目前市場上的同類產(chǎn)品。
（圖片來源：Claudia Jacquemin）
3）德國弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)的研究人員開發(fā)出一種基于OLED技術(shù)的顯示器，它不僅將功耗降到很低，延長了智能眼鏡的待機(jī)時(shí)間，同時(shí)也降低了因處理器發(fā)熱給佩戴者帶來的不適感。
（圖片來源：Fraunhofer FEP）
創(chuàng)新
在有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）中，共軛聚合物通常作為有機(jī)半導(dǎo)體使用。近日，德國拜羅伊特大學(xué)（ University of Bayreuth）的科研人員研究了如何利用這些聚合物的空間結(jié)構(gòu)，控制OLED顏色并增加顯示器的亮度。他們已經(jīng)將這種之前未知的機(jī)制發(fā)表于科學(xué)雜志《美國科學(xué)院院報(bào)（PNAS）》。
展開 Sargent教授在鈣鈦礦發(fā)光二極管的研究中取得重大突破。研究人員利用鈣鈦礦的組分分布調(diào)控策略得到平整致密且光電性能優(yōu)異的鈣鈦礦薄膜，并通過加入阻擋層改善電子空穴的注入平衡，得到的鈣鈦礦發(fā)光二極管的外量子效率（EQE）超過20%，刷新了鈣鈦礦發(fā)光二極管的世界最高紀(jì)錄，同時(shí)，穩(wěn)定性也得到極大地提升，遠(yuǎn)超國際同行。相關(guān)研究成果以題為"Perovskite Light-Emitting Diodes with External Quantum Efficiency Exceeding 20%"發(fā)表在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature（Dol ：10.1038/s41586-018-0575-3）上。
【成果簡介】
鈣鈦礦半導(dǎo)體材料在太陽能電池領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大的成功，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）已經(jīng)從最初的3.8%到現(xiàn)在23.3%的認(rèn)證效率。由于鈣鈦礦材料制備成本低，可溶液法制備，熒光量子效率高，色純度高且顏色可調(diào)等特性，鈣鈦礦材料在平面顯示和固體照明領(lǐng)域極具潛力。自2014年Richard H. Friend和Zhi-Kuang Tan等人首次報(bào)導(dǎo)的能在室溫下工作的鈣鈦礦發(fā)光二極管，以MAPbI3-X和MAPbBr3(MA = CH3NH3+)作為發(fā)光層的近紅外光和綠光的鈣鈦礦LED測得EQE分別為0.76%，0.1%。此后，鈣鈦礦LED便吸引了越來越多的研究者投入研究，并取得了不斷的突破。然而，目前報(bào)導(dǎo)的綠光和紅光鈣鈦礦LED的最高外量子效率（EQE）分別為14.36%和11.7%，且鈣鈦礦LED器件穩(wěn)定性差，遠(yuǎn)低于已經(jīng)商業(yè)化的有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs）和無機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLEDs）（EQE:25%以上）等。鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上還有很大的提升空間。
展開 圖1透明鈣鈦礦發(fā)光二極管的架構(gòu)和性能。
圖2透明鈣鈦礦發(fā)光二極管的電學(xué)和光學(xué)特性。
圖3展示了透明鈣鈦礦發(fā)光二極管的隱蔽照明功能。
在這項(xiàng)工作中，作者成功地制備了透明鈣鈦礦基近紅外發(fā)光二極管，并在小型可穿戴器件上進(jìn)行了功能應(yīng)用。隨著消費(fèi)者對(duì)這些智能和高度連接設(shè)備中先進(jìn)功能的需求不斷增加，作者預(yù)計(jì)，這一概念可能會(huì)在下一代技術(shù)中產(chǎn)生重要的安全功能和交互式傳感功能，特別是對(duì)于空間有限的設(shè)備。
（文：愛新覺羅星）
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有機(jī)發(fā)光二極管的最新內(nèi)容
Ansys | 什么是光電子學(xué)？1個(gè)月前
例如：
LED：LED廣泛應(yīng)用于日常照明產(chǎn)品；作為消費(fèi)品的照明源，提高美感；用于LED和有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）電視、智能手機(jī)、筆記本電腦和計(jì)算機(jī)監(jiān)控器，以提供高畫質(zhì)和低能耗。
圖像傳感器（CCD、CMOS傳感器）：這些傳感器被用于許多成像和視頻消費(fèi)品，例如數(shù)碼相機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像頭。
其他傳感器：消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，還使用了各種其他光電傳感器。
在光電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，鈣鈦礦基發(fā)光二極管（PeLED）以其獨(dú)特的材料優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景，成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。這類器件不僅具備可調(diào)帶隙、高色純度和低溫制備兼容性等突出特性，在近紅外（NIR）光發(fā)射領(lǐng)域更展現(xiàn)出巨大潛力。然而，光提取效率（LEE）受限一直是制約PeLED性能提升的關(guān)鍵瓶頸。近期，一項(xiàng)發(fā)表于《Scientific Reports》的研究通過創(chuàng)新的層厚度優(yōu)化策略與活性層吸收調(diào)控技術(shù)
FRED應(yīng)用：發(fā)光二極管（LED）11個(gè)月前
本應(yīng)用說明介紹了兩種模擬LED的方法，強(qiáng)調(diào)了一些有用的分析工具。
FRED用于LED建模
CAD導(dǎo)入
■ FRED可以導(dǎo)入IGES和STEP格式CAD模型，允許光學(xué)和機(jī)械元件的快速集成。
■ 一些LED廠商網(wǎng)上提供CAD文件，如Cree，OSRAM，Philips Lumileds，Bridgelux。
光線文件導(dǎo)入
■ 可以將光線文件可以動(dòng)態(tài)地加載到
本應(yīng)用說明介紹了兩種模擬LED的方法，強(qiáng)調(diào)了一些有用的分析工具。
FRED用于LED建模
? CAD導(dǎo)入
? FRED可以導(dǎo)入IGES和STEP格式CAD模型，允許光學(xué)和機(jī)械元件的快速集成。
? 一些LED廠商網(wǎng)上提供CAD文件，如Cree，OSRAM，Philips Lumileds，Bridgelux。
? 光線文件導(dǎo)入
? 可以將光線文件可以動(dòng)態(tài)地加載到FRED的光源定義中
搭載索尼OLEDoS面板的蘋果Vision Pro
OLEDoS是一種在硅晶圓上蒸鍍有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備中的1吋左右的Micro Display。公司業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)從專注于辨別OLED有無缺陷的檢查為主，擴(kuò)展到蒸鍍?cè)O(shè)備，因此具有重要意義。
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，IEEE量子電子學(xué)選題期刊（JSTQE）最近的一篇文章討論了下一代顯示技術(shù)的一個(gè)令人興奮的發(fā)展。這項(xiàng)名為“基于鋁箔的高亮度、柔性、防水的頂發(fā)光型InP量子點(diǎn)發(fā)光二極管”的研究顯示，研究人員所開發(fā)的這款柔性防水量子點(diǎn)（QD）發(fā)光二極管（QLED）亮度非常高，據(jù)測試，其最大亮度達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的40000 cd/m2。這項(xiàng)研究是由韓國首爾國立大學(xué)（SNU）的Taesoo
M項(xiàng)目旨在開發(fā)在硅基板上蒸鍍有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的OLEDoS和在硅基板上形成發(fā)光二極管（LED）的LEDoS。
因此，業(yè)界普遍認(rèn)為，三星電子DS事業(yè)部、MX事業(yè)部與三星顯示之間亟需探索更為擴(kuò)大合作的方案。特別是在將OLED蒸鍍于硅基板上的OLEDoS技術(shù)上，若三星電子DS事業(yè)部的Foundry部門能加大支持力度，無疑將促進(jìn)三星顯示在OLEDoS技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步。
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，日本出光興產(chǎn)公司 (Idemitsu Kosan) 正在推動(dòng)將其所有有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED) 材料應(yīng)用研發(fā) (R&D) 部門轉(zhuǎn)移至韓國。此舉是為了快速推動(dòng)在引領(lǐng)全球OLED顯示市場的韓國實(shí)現(xiàn)材料商業(yè)化的目標(biāo)。出光興產(chǎn)是日本代表性的石化和材料公司，年銷售額超過80萬億韓元（約4160億人民幣），擁有OLED原創(chuàng)性技術(shù)。
JNTC的鋼化玻璃通過京東方和維信諾等量產(chǎn)的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)屏應(yīng)用于華為智能手機(jī)。JNTC在中國還與京東方運(yùn)營了合資法人BNJ。
據(jù)推測，JNTC去年業(yè)績的改善，三星電子智能手機(jī)業(yè)務(wù)也帶來了積極的影響。2022年和2023年，JNTC再次供應(yīng)三星電子Galaxy S系列用蓋板玻璃。從2021年開始帶領(lǐng)JNTC的張勇成代表是三星電子無線事業(yè)部出身。
近年來，溶液工藝有機(jī)發(fā)光二極管(s-OLED)由于工藝簡單，材料消耗少而備受關(guān)注。但是，與真空蒸鍍式OLED相比，s-OLED的整體性能仍然很低。對(duì)能夠滿足高效s-OLED要求的水溶性材料缺乏研究，被認(rèn)為是s-OLED性能下降的原因之一。
