德國馬克思普朗克聚合物研究所(MPI-P)的科學家開發出一種新的有機發光二極體(OLED)原型,僅由單層組成,但較現有OLED帶來更高的發光亮度與效率。

新的單層OLED經由兩個電極供電,因而簡化了OLED的生產,並為採用噴墨印表機的可印刷顯示器鋪路。

該首款OLED原型讓科學家展示僅以2.9V電壓,即可產生亮度高達每平方公尺10,000燭光(cd/m²)的發光亮度——這相當於現有螢幕亮度的100倍。科學家宣稱,能在此低電壓下達到這麼高的亮度,已經寫下現代OLED的一項記錄了。研究人員們還測量到外部效率約19%,這意味著所供應的19%電能可被轉換成光線,並從觀察者的方向照射出來。利用這個值,OLED原型也可以與目前由五層甚至更多層組成的OLED競爭。

在連續操作下,研究人員能夠在亮度相當於現代顯示器約10倍的條件下,測量到所謂的「LT50壽命」幾乎是2,000小時。在這段時間內,初始亮度下降到其值的50%。

德國研究人員開發首款單層可印刷OLED原型
(來源:MPI-P)

如今,OLED不再由含半導體材料「鎵」(gallium)的化合物製成,而是一種以碳為主要成份的有機化合物。然而,與傳統的發光二極體(LED)相較,OLED的亮度較低且壽命較短,因而也使其成為當前研究主軸。目前的OLED都是由各種不同的晶片薄層組成。有些薄層用於傳輸電荷,而其他的薄層則用於將電子有效地導入產生光的主動層中。因此,目前的OLED主要由5到7層組成。

德國科學家們使用的是基於所謂「熱啟動延遲螢光」(TADF)材料的發光層。這一物理原理已經有幾十年的歷史了,但是成為OLED研究焦點大約是10年前的事,當時研究人員在日本展示了電能得以有效轉換為光能。從那時起,研究人員一直致力於生產基於TADF的OLED,因為這些OLED不需要使用含稀土金屬(用於現有OLED中)的昂貴分子複合物。

基於TADF發光層OLED的元件佈局和分子結構
(來源:MPI-P)

由Gert-Jan Wetzelaer帶領的MPI-P科學家已經在《自然光子學》(Nature Photonics)期刊的「基於熱啟動延遲螢光的高效穩定單層有機發光二極體」(Efficient and stable single-layer organic light-emitting diodes based on thermally activated delayed fluorescence)一文中發表其研究結果。

(參考原文:Scientists Develop OLED with 100x the Luminosity of Modern Screens,by Nitin Dahad)