如何解決OLED顯示器能耗問題

據(jù)外媒報道，由來自日本理化學(xué)研究所（RIKEN）表面與界面科學(xué)實驗室科學(xué)家Kensuke Kimura帶領(lǐng)的一個國際研究小組，日前正在開發(fā)一種能夠降低OLED顯示器能耗的技術(shù)。

該研究小組最近一篇名為《單分子中選擇性三重態(tài)激子的成形》的文章發(fā)表在《Nature》雜志上。關(guān)于該技術(shù)，以下有關(guān)背景需要了解一下。

穿過OLED材料的電流導(dǎo)致了激子的形成，而激子則是成對的電子和空穴。更準(zhǔn)確地來講，注入到OLED材料中的電流以1比3的比例形成自旋 - 單重態(tài)激子（具有相反的自旋）和自旋 - 三重態(tài)激子（具有相同方向的自旋）。單重態(tài)是更高能量狀態(tài)，可以轉(zhuǎn)換為三重態(tài)。當(dāng)單重態(tài)或三重態(tài)轉(zhuǎn)換為較低能量狀態(tài)時，就會產(chǎn)生光。

當(dāng)前一代OLED材料中的磷光（現(xiàn)象）通常是基于三重態(tài)的衰變?；谶@一事實，使用能量來制造更高能量的單重態(tài)效率并不高。僅產(chǎn)生三重態(tài)并且通過三重態(tài)衰變而發(fā)光的材料/工藝應(yīng)具有較低的OLED工作電壓，因此能夠提高整體OLED顯示器的能量效率。然而，到現(xiàn)在為止，還沒有開發(fā)出加強三重態(tài)直接形成的有效方法。因此，該研究團隊展開的研究旨在解決這一問題。

該團隊最近的研究，旨在了解激子產(chǎn)生背后的基本物理原理。為此，該團隊制備了一種基于有機半導(dǎo)體的模型系統(tǒng)，稱為3，4，9，10- 苝四羧酸二酐（PTCDA）。該半導(dǎo)體吸附在由三個單層NaCl組成的超薄絕緣膜上，而該單層NaCl則是由Ag（111）構(gòu)成的金屬膜支撐。在這里需要指出的是，（111）指的是銀的晶體結(jié)構(gòu)。他們通過一種特定的方法給與分子負電荷。在下一步驟中，來自掃描隧道顯微鏡（STM）的電流可誘導(dǎo)該分子發(fā)光。由該過程產(chǎn)生的激子類型由分析發(fā)射光譜的光學(xué)檢測系統(tǒng)確定。

當(dāng)施加高電壓時，磷光和熒光信號均出現(xiàn)了。但是，當(dāng)施加低電壓時，卻只出現(xiàn)了磷光（現(xiàn)象）。這些結(jié)果表明三重態(tài)激子的選擇性形成過程，不會產(chǎn)生單重態(tài)激子。理論計算證實了該實驗結(jié)果并驗證了其機理。

下圖（a）部分說明了測量的配置；（b）部分則是被吸附在生長在Ag（111）上的NaCl上的PTCDA的掃描隧道顯微鏡圖像；（c）部分則是由該材料產(chǎn)生的發(fā)光光譜。

在描述他們的試驗結(jié)果時，該團隊表示：“我們相信，我們之所以能夠做到這一點，主要是由于先前未知的機制，其中電子可根據(jù)其自旋狀態(tài)被選擇性地從帶電分子中移除。隨后，我們又證實了一種操縱激子的新方法，該方法對于OLED內(nèi)的電子傳輸至關(guān)重要。可以通過操縱分子內(nèi)部的電子自旋，從而控制伴隨OLED中激子形成而產(chǎn)生的電子傳輸過程?！?/p>

在他們的研究論文中，他們表示，預(yù)計“設(shè)計一種考慮到交換互動的設(shè)備可以實現(xiàn)具有較低工作電壓的OLED”。