全球十大OLED创新科技大盘点

文章来源：中国照明网原创；日期：2021年7月18日

最近几年，双层、高效率的有机电致发光器件（OLED）凭借着高亮度、高效率、宽视角、自主发光、全固态、超薄超轻、制作工艺简单、较快的响应速度等优点，开始在屏显领域得到大面积推广。与此同时，照明与显示两大产业领域在研发、应用端已现相互融合的端倪，让OLED照明也开始走进社会大众的日常生活中，成为照明产业发展的潜力股。

在照明领域中，OLED不仅可以作为室内外通用照明、背光源和装饰照明等， 甚至可以制备富有艺术性的柔性发光墙纸，可单色或彩色发光的窗户，可穿戴的发光警示牌等梦幻般的产品，在国内文旅夜游、智能家居等照明热点应用端拥有着广阔的发展前景。

为此，中国照明网希望通过对近年来全球一系列与OLED相关创新科技的盘点，为全国照明产业的高品质发展带来可借鉴的新思路。

　　一、可拉伸OLED材料

今年3月，韩国延世大学Park Jinwoo教授团队制作出可伸缩的所有OLED组件，并开发出可伸缩的OLED材料。该类材料可应用于屏幕可变换大小或形状的手机、更贴近皮肤的可穿戴设备、更逼真的三维触觉显示等。

该材料在增加到80％时也依然能稳定工作，且在进行 200 多次伸缩后性能没有发生变化，尤其在相比已发布的伸缩OLED低60％的8V电压下也能稳定工作。

从结构上看，该材料将组成OLED的基板、阳极、孔传输层、发光层、电子传输层和阴极等全部制作成可伸缩材质。在60～80％的拉伸应力下，组成面板的三原色RGB可以稳定工作。在用尖锐的圆珠笔芯对可伸缩OLED器件进行变形时也可以维持稳定工作。

二、高效率深蓝光荧光OLEDs

同月，中国华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室马东阁课题组和唐本忠院士课题组合作对此进行了创新性研究，通过测试两个分子结构类似的AIE材料制备的OLEDs发光性能、薄膜的温度相关的时间分辨光谱、分子激发态能级以及OLEDs温度相关的磁场效应等特性，发现器件效率与AIE分子中高能级Tn和S1之间自旋转换过程有关，并且由于高能级三线态与三线态之间的内转换过程和Tn－S1隙间穿越过程存在竞争关系，只有当n小于4时，高能态Tn激子才可以被有效利用，从而实现高效率。

最终，该研究团队通过掺杂TTA上转换材料进一步利用AIE材料的Tn激子，从而制备出了高效率深蓝光荧光OLEDs，其色度坐标CIE为（0．15，0．08），最大外量子效率（EQE）为10．2％，最大发光亮度16817 cd／m2，该器件也表现了低的效率滚降，该结果为进一步设计制备高效率蓝光荧光OLEDs奠定了基础。

三、发光OLED“纹身”

今年2月，英国伦敦大学学院和意大利理工学院的一个团队试图借助当今电视和智能手机中使用的发光技术，并将这项技术带入新的领域。研究人员从一种厚度仅为76纳米的电致发光聚合物开始探究，发现这种聚合物在受到电场的作用时就会发光。在此研究的基础上，研究人员将该装置应用到商业纹身纸上。

通过此技术产生的纹身只有2．3微米厚，可以像普通的临时纹身一样，借助水和压力进行涂抹。该团队通过将绿色OLED纹身涂抹在一块玻璃板、一个塑料瓶、一个橙子和一些纸质包装上进行演示。

这种可纹身OLED可以与其他形式的纹身电子产品相结合，以实现发光纹身、发光指甲、为汗水传感器设置发光信号、为病人提供病情发光提示、癌症病人光敏感疗法、提示水果何时过期等广泛用途。

　　四、改善OLED蓝光发射率和寿命的新技术

今年1月，日本九州大学研究团队宣布，采用一种新的发射体分子组合，能产生一种高效率的纯蓝色光线发射，并在一定的时间内保持亮度，克服过往OLED显示屏幕缺乏高效能蓝光的挑战。

研究人员开发了基于热活化延迟荧光的发光分子，这种分子可以在没有金属原子的情况下实现同等的发光效率，且会表现出更广泛颜色的发射能力。在此基础上，研究人员使用了一种被称为超荧光的双分子方法，简而言之就是分子迅速将不发光的三重态转换为单线态，并将能量转移到名为 ν－DABNA 的分子上进行纯蓝色发射。与大多数发射器相比，ν－DABNA 可以吸收的波长非常接近其发射的颜色。这种独特的性质使其能够从排放的中介中吸收大部分能量，并且仍然发出纯蓝色，进一步改善了颜色纯度和寿命。

预估，在更温和的强度下，该设备可以保持50％的亮度超10，000小时；虽然这时间对于实际应用而言仍有些短暂，但若是严格控制制造环境将有机会实现更长的使用寿命，能满足超高解析度显示屏幕需求。

　五、高效有机热活化延迟荧光发光材料

为研制出高效的OLED材料与器件，中国苏州大学功能纳米与软物质研究院廖良生教授、蒋佐权教授基于新的发光分子构建方式，于去年11月设计合成新型高效的有机热活化延迟发光（TADF）材料。

该材料研制过程中，带有叔丁基的三苯胺作为给体（D），具有大平面共轭的2，4，6－三苯基－1，3，5－三嗪作为受体（A），螺环结构作为刚性连接器连接了D ／ A基元，从而将它们限制在一个紧密堆积的共面结构中，这样的TADF材料分子可以同时实现非常小的ΔEST和较高的PLQY，实验测得ΔEST最小达到0．01 eV，PLQY可达87％，实现了更加高效的器件发光，外量子效率达到30．8％，在1000cd／m2亮度下滚降只有7％。同时叔丁基能够改善材料的成膜性，有利于制作旋涂发光器件，溶液旋涂器件的外量子效率也能达到20％。

该有机发光材料的诞生，不仅为空间电子相互作用开辟了新途径，还为设计高效发光的TADF材料分子提供新的思路，助推OLED应用技术的转型升级。

　　六、低成本柔性OLED照明R2R生产系统

同月，美国密歇根大学的研究人员正在与OLED制造商Universal Display Corp．合作．（UDC）开发一种低成本的卷对卷（R2R）工艺，制造用于普通照明的柔性有机发光二极管（OLED）器件。通过R2R工艺，柔性封装、重量轻的OLED照明灯具将以高速和降低成本的方式连续生产，预计成本低于10美元／KLM。

通过R2R工艺，该生产系统可封装25 cm、效率为50 lm／W、CRI＞85的柔性白色OLED面板。在单一集成系统里，通过有机气相沉积（OVPD）沉积有机发光二极管（OLED）的有源层，该面板可在OLED器件生产中的阻隔膜或薄玻璃上使用。正因如此，研究人员开发的R2R工艺能够将商业照明的成本降低10倍以上。

      陶瓷三辊机应用于导电浆料、OLED导电胶，为OLED照明提供更好的制作材料。

在打造出该生产系统的基础上，研究人员还将与UDC一起准备OLED照明的市场预测、成本模型以及推出和许可这项R2R制造技术的商业化路线图。该项目的结果预计将激发人们对开发的R2R工具和工艺的许可兴趣，从而极大地促进OLED的生产制造。

　　七、远红／近红外光OLED

去年7月，英国纽卡斯尔大学、伦敦大学学院、伦敦纳米技术中心、波兰科学院有机化学研究所（波兰华沙）和国家研究委员会纳米结构材料研究所（CNR－ISMN，Bologna，Italy）的科学家们创造了远红／近红外溶液处理的新型OLED。

用于VLC的发近红外光的OLED结构示意图

通过将设备集成到实时VLC装置中，该OLED器件达到了超过1 Mb ／ s的无错误传输速度，成功地扩展了带宽，并为有机发光二极管实现了有史以来最快的数据速度。

从物联网应用的角度来看，该OLED器件实现的数据速率足以支持室内点对点链路，为新型物联网（IoT）连接以及可穿戴和可植入生物传感器技术创造了机遇。此外，由于有机发光二极管的活性层中没有有毒的重金属，拥有该OLED器件的新VLC装置有望集成便携式、可佩戴或可植入的有机生物传感器。

　　八、深蓝色磷光OLED

去年6月，韩国釜山国立大学（Busan National University）教授金圣浩（Jin Sung－ho）领导的研究团队研发出了一种深蓝色磷光OLED材料和装置，与荧光材料相比，这种材料具有优越的外部量子效率和现场照明特性。

研究团队通过调整掺杂浓度来优化OLED发光层内部电子和气孔之间的浓度不平衡，解决了低亮度和效率问题。研究人员还通过控制发光层中的电子和气孔的浓度，实现了24％的效率。

该OLED材料和装置的出现，填补了同类型器件效率及亮度低下的缺点，满足NTSC的蓝色标准，为照明及显示产品的高品质应用带来强大源动力。

　九、光疗面膜用OLED材料

2019年12月，韩国科学技术院（KAIST）、著名的国立科学学院和首尔国立大学盆唐医院联合组成的一个研究团队已经开发出了一种开发出一种用于面膜的OLED材料，该材料薄且有弹性，足以粘附到面部皮肤上进行光疗。

该材料由10微米薄的OLED片由0．4微米薄的OLED层和两层4．8微米的薄层组成，可用作皮肤护理的撕拉式面膜和伤口贴剂以及用于光学目的的可穿戴设备，也可固定在衣服或帽子上。即使反复折叠了1000次，该材料仍能正常工作。材料的薄膜是使用塑料和粘合剂制造，以形成保护OLED的屏障。

研究人员在老鼠的皮肤上测试了该OLED材料，将它粘附在角质细胞被去除的区域，每天接受光照射10分钟。8天后，老鼠的角质细胞再生了21％。同样，在人体测试中也发现了相似的测试结果，接受光疗的人的角质细胞层厚了30％。

　　十、将OLED蓝光转换成白光的滤镜

2019年11月，芬兰阿尔托大学的博士后研究员Konstantinos Daskalakis做了一项概念验证实验，他和他的导师Paivi Torma将传统的发蓝光的OLED转换成发白色光的OLED。

实验的第一步，在OLED上放置一个一组高折射率和低折射率交替材料而成的分布式Bragg反射器（DBR）。为了制造这种装置，Daskalakis首先用标准的真空蒸发技术制备了发出蓝光的OLED。他将六层二氧化硅和氧化钽交变层直接覆盖在每一个有机发光二极管（OLED）上，然后溅射出一种DBR。当OLED的蓝光通过DBR时，一些高能量的蓝色光子会转换成低能量的红色和绿色光子，红色、绿色和蓝色光子的混合物随之从设备中产生白光。

在添加分布式Bragg［1］反射器以产生白光之前（左）和之后（右）显示的一个蓝色发光OLED，反射器将蓝色光转换成两种色温的白光

通过这种方法，可以通过改变DBR堆栈的结构来调整光的色温。在一个器件中，二氧化硅层厚度43纳米，氧化钽层厚41纳米。该设备产生了一种温度在6007k的较暖的白色日光；另一个设备有53纳米厚的二氧化硅层和42纳米厚的氧化钽层，产生了温度4450 K的冷白光。

同时，通过将反射器应用于不同类型的OLED上，可以分别优化器件的量子效率。与普通的蓝色OLED相比，经过转换的白色OLED的量子效率提高了20％。而且，经过改造的白色OLED在两个月后也能继续工作，而普通的蓝色OLED在第二天就停止了工作。

通过进一步表征和优化设备的设计后，该OLED白光制备技术还可在照明和消费电子领域的潜在应用上大显身手。

百变的造型，动态的光效。作为“能屈能伸”的光源器件，OLED为照明产业的多元化发展带来了无限的可能。在全球照明产业逐渐迈向智能化时代的今天，OLED定能以更多创新的应用姿态，助各照明细分领域走上发展的新台阶。

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