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OLED新资料达成量产发光资料本钱希望大幅低落

来源:AG旗舰厅在线,AG旗舰厅国际日期:2019/12/18 浏览:

  早在五年前,作为显示的主流技术,LCD(液晶)技术的发展就显露出疲态,OLED是公认的下一代的显示技术,将会在手机、穿戴设备、电视、电脑等领域得到普及。然而,五年后的现在,基于LCD技术的产品仍然是不少用户的首 选,OLED目前主要出现在手机、电视的高端产品上,应用程度不如预期。原因是OLED产品的售价居高不下,同样尺寸的电视,OLED电视的价格是液晶电视的2~3倍,这让大部分用户望而却步。不论概念多么动听,现实情况是,消费者只会购买物有所值、物超所值的产品。OLED技术要全面成为显示技术的主流,关键是在确保效能、使用寿命的前提下,将成本降低下来。

  5G时代的到来,为人们勾勒出“万物互联”的美好前景。而“万物互联”有一个大前提,实现互联的“万物”需要有个用于交互的窗口。通俗点说,就是要一块“屏”,而这块“屏”就具有以千亿美元为单位的巨大商机。然而,由于不同区域、不同用途对显示技术要求有所不同,从手机到电视,从穿戴设备到各类家电产品,这块“屏”有着涵盖OLED、LED,甚至电子纸等多种显示技术的产品矩阵。

  而在这个矩阵中,OLED近来成为主角。OLED又被称为有机发光半导体,因其具有自发光、无穷高对比度、宽视角、低功耗、响应速度极快等特性,被普遍认为是下一代的主流显示技术。值得一提的是,OLED在拥有出色的画质优势外,还可以实现卷曲、透明、折叠、轻薄的柔性外观设计。截至2018年,中国OLED行业市场规模达到了290亿美元。预测全球OLED面板2019年的出货量达7.68亿片。

  针对这个巨大的市场,广州有个研究团队正在深耕OLED领域的研发。“我们专注在新一代的有机发光材料和器件的研发,包括具有可调激发态的发光有机分子的设计、合成和表征以及它们的结构、电学和光物理性质和相应的器件。”这是华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室苏仕健教授与他的团队研究的课题。听不懂?简单来说,他们正在着手研究新材料,用以替代现有采用稀有金属配体为主的磷光OLED材料,并能绕开欧美企业在这一领域的专利“护城河”,从而达到大幅度降低OLED生产成本的目的。

  据了解,OLED材料成本占OLED屏幕总成本约30%,而OLED屏幕又只是整件商品众多部件中的一个。“一旦有新材料性能取得突破,实现量产,便有望将OLED发光材料的成本降到只有现在的10%。这对降低OLED屏手机售价的影响也许不太大,但对电视机行业的影响会比较明显。”苏仕健教授表示。

  记者在广州一家电市场先后采访20位购买电视的市民。无一例外,OLED电视是他们的首 选。市民马女士告诉记者,如果OLED电视能打个七折,她就会出手购买。以一台65英寸、售价15499元的进口OLED电视计算,而同一品牌65英寸的LCD电视的售价是7999元。记者小范围调查发现,消费者愿意接受的OLED技术的溢价幅度是在20%~30%之间。

  由于这一基于新材料的全新技术还处于实验室阶段,从实验室到生产线,还需要经历繁复芜杂的流程,需要“产学研”三方的紧密配合,还存在许多不确定因素。所以,现在还难以评估该技术投产之后,会对OLED电视带来多大的降幅。但有一点可以肯定,OLED电视的售价不会像现在这么高,会以更加亲民的价格出现在消费者面前。

  爱迪生发明电灯的故事大伙耳熟能详,他先后分类试验了1600多种不同耐热的材料。其实,发明没有什么捷径,就是不断地试错。通过一次次的试错,将不合适的材料排除掉,最后剩下的就是合适的。某种程度上,苏仕健教授和他的团队也是在做爱迪生当年做的事情。不同之处在于,OLED材料的验证过程更加繁琐、冗长,也更加严苛。

  苏仕健教授告诉记者,有机发光器件的单位内量子效率已经能很容易地通过无稀有金属纯有机发光体实现,效能与稀有金属一样。“现在最大的挑战就是在使用寿命上,只有使用寿命达到与稀有金属发光体一样,真正地推向市场,也才能为消费者所接受。”

  目前,团队正在对20余种纯有机发光材料进行测试、调试,并尝试不同的新方法。什么时候能够取得突破?回答这一问题时,苏仕健思考了接近十秒,才给出他认为比较负责任的预测:希望在五年之内,有一两种新材料能够脱颖而出,实现量产。这可以理解,任何一种研发创新可能在下一秒取得突破,但也可能是10年后或20年后。

  据了解,在提升有机发光器件高效率性能的研发上,研究团队取得不少成果。像研发人员全力研发出蒸镀和溶液加工可行的热活化延迟荧光材料(TADF)及其高效OLED器件。研究人员成功将噻蒽氧化物应用到有机光电领域并作为电子受体,以苯环为连接桥,分别以吖啶和吩噁嗪为电子给体,设计并开发出了可同时适用于蒸镀和溶液加工工艺的新型热活化延迟荧光(TADF)材料ACRDSO2和PXZDSO2。基于ACRDSO2的绿光蒸镀型器件的最大外量子效率达到19.2%,而不使用空穴传输层的溶液加工器件也可实现17.5%的外量子效率,与经典的绿光TADF材料4CzIPN相比,溶液加工器件无论是驱动电压还是外量子效率均得到了较大幅度的改善。

  据介绍,相比目前在商业化OLED面板中主要使用的含稀有金属的磷光材料,具有热活化延迟荧光(TADF)特性的纯有机发光材料是一个潜在的既能实现100%激子利用率又兼具低成本优势的材料。目前,TADF-OLED已经能实现和基于磷光材料的OLED相当的电致发光性能,成为实现低成本高效率OLED技术应用的热门候选。

  与此同时,研发组设计了新型的三螺环式供体单元,并搭配经典的三嗪受体,成功制备了一种兼具高效率和多功能的蓝光TADF材料TspiroS-TRZ。相比于非螺式和双螺式结构的吖啶受体单元,长棒状、强刚性、大立体空间位阻的三螺式单元可以形成更长的分子骨架,并形成一个双螺式的非共轭结构。该工作提供了一种高效率且兼具多功能性的蓝光TADF材料设计思路。

  在新材料开发过程。

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