2019年以来,多个著名电子设备厂商相继推出折叠屏手机。它就像“变形金刚”,叠起来是普通手机的尺寸,便于携带,展开则是平板电脑,拓展功能。折叠屏手机最大亮点就在于一块柔性屏幕。柔性屏具有超薄轻便、可弯折、低功耗以及颜色鲜艳等特点,应用范围十分广阔。
近年来,产业界对柔性屏的需求不断增长,这主要是由于其大大扩展了可穿戴设备的形态。目前实现能够柔性显示的技术主要包括柔性有机发光二极管、柔性量子点发光二极管和柔性钙钛矿发光二极管,其中柔性OLED已经商业化,而后两者要真正实现应用、走进千家万户仍然存在很多挑战。自从柔性有机发光被报道以来,新型柔性显示技术在这二十多年里取得了长足的发展,非常有必要对此领域目前的发展情况进行总结,对其未来的发展方向提出建议。
清华大学段炼教授(点击查看介绍)课题组回顾了有机发光、量子点发光和钙钛矿发光技术的发展历程,详细阐述了有机分子、量子点、钙钛矿材料的发光原理、性质和发光二极管器件的制备方法,介绍了柔性发光器件所需的基板、透明电极材料和封装技术的发展,并详细总结了近年来报道的高效率柔性发光器件。该综述在篇末全面展望了这一领域在未来的发展趋势,期待能够帮助相关领域的研究人员对柔性显示这个新兴技术有更加全面的了解。
作者首先对有机发光、量子点发光和钙钛矿发光等三种新兴自发光技术的发展历程和基本原理与性质进行了回顾。材料方面,重点介绍了有机发光材料从荧光到磷光再到延迟荧光等新型材料的发展过程,以及量子点、钙钛矿材料的发现及其结构与发光性能间的关系;器件方面,着重介绍了真空蒸镀、溶液旋涂、凹版印刷、丝网印刷和喷墨打印等制备技术。
随后,作者根据柔性器件的结构,介绍了常用的三种柔性基板(聚合物、金属箔和超薄玻璃)的特性和近年来一些新基板材料的研究进展;常用作半导体器件阳极材料的氧化铟硒(ITO)薄膜由于弯折特性差,不适合用于柔性发光器件。柔性透明电极作为其替代品也有众多研究成果报道,文章总结了柔性透明电极的发展轨迹及各类材料的优缺点,着重介绍了金属纳米线、石墨烯、碳纳米管等材料的研究进展;封装是保证柔性器件商业化的必要技术,文章介绍了柔性封装技术的相关进展。接下来,作者综述了近年来发展的高效率柔性发光器件。对于柔性OLED,文章分别从透明电极和光取出技术两个角度归纳了近期的高效率器件的研究进展。对于柔性QLED和PeLED,文章全面介绍了相关工作的研究思路和材料、器件性能。
在全文的最后,作者展望了这一领域的未来发展,根据发光层材料、柔性基板、透明电极、封装技术、器件光取出技术的不同要求进行了全面总结。
本文近期发表在Advanced Materials 上,共同第一作者为清华大学化学系助理研究员张东东和博士生黄天宇。
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Emerging Self-Emissive Technologies for Flexible Displays
Dongdong Zhang, Tianyu Huang, Lian Duan
Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201902391
段炼教授简介
段炼,清华大学化学系教授。1998年本科毕业于清华大学,2003年获得清华大学理学博士学位。长期从事有机光电材料相关领域研究,提出了热活化敏化发光的新型发光机制,发展了高迁移率的双极性传输材料和基于稳定前驱体的电子注入材料,为高效稳定的OLED技术奠定了基础。在Nat. Commun., Adv. Mater., Light. Sci. Appl., Energ. Environ. Sci.等刊物上发表了SCI论文200余篇,引用7000余次,获授权国际国内发明专利100余项,在国际国内学术会议上作大会报告和邀请报告50余次。2011年获得国家技术发明一等奖(排名第二);2015年获国家自然科学基金委杰出青年基金资助。2015年至今担任科技部十三五“战略先进电子材料”重点专项专家。
目前段炼教授课题组研究方向集中于:
(1)有机发光材料及器件
(2)高性能载流子注入及传输材料及其传输理论研究
https://www.x-mol.com/groups/duan_Lian
张东东博士简介
张东东,清华大学化学系助理研究员。2011年本科毕业于吉林大学,2016年获得清华大学理学博士学位,2017年9月-2018年9月于日本京都大学做博士后研究。长期从事有机光电材料与器件相关研究。率先系统研究了热活化敏化发光的新型发光机制,并进一步提出了多通道敏化的策略提升了器件效率;利用大位阻基团包覆的策略,设计开发了高效稳定的蓝光热活化延迟荧光材料,并将该类材料引入到白光器件中,为高效稳定的白光OLED技术提供了相关的理论指导。近五年在Adv. Mater.; Light. Sci. Appl.; Mater. Horizon.; Adv. Funct. Mater.等刊物上发表SCI论文40余篇,引用1000余次;获授权国际国内发明专利20余件。