| 时,会产生激子。根据量子力学的规律,电子与空穴结合时,只有四分之一的激子会以光的形式释放能量,其余的激子则以热的形式释放能量。
由美国普林斯顿大学的弗莱斯特及南加州大学的汤普森所领导的研究小组征服了这个难题。他们开发的OLED含有诸如铂、铱等重金属。一般而言,重金属的外层电子,由于远离原子核,旋转角动量大。这种电子与其他电子相互作用,理论认为,百分之百的激子都会以光的形式释放能量。为了与荧光OLED相区别,把用这种方式制备的OLED称为磷光OLED。低分子OLED的效率给人留下了十分深刻的印象,除了蓝光OLED外,其寿命未产生任何影响。不过,蓝色磷光OLED尚未发现,目前有许多实验室正在加紧研究,努力改变这种现状。
第二个难关是低分子OLED能否以经济的旋涂法来产生各色有机发光材料。磷光OLED在这方面已经有了重大进展。英国牛津大学的安德鲁和奥普西斯合成了一种树丛状分子(dendrimers),有助于实现这种设想。“den鄄drimers”这个词来自希腊的“dendros”,意思是树和枝,树上的分枝长到一定长度后又分成两个分枝,如此重复进行,直到长成像球形一样的树丛。在树丛状分子中,分枝是内部连结的高分子聚合键,每一个键又会产生新键,全部会向一个焦点聚合或向一个核聚合。
在树丛状分子上可形成大量键端球形突起物,就像毛线球上的绒毛。在合成过程中,可利用这些键端去执行特殊的化学功能,例如,键端可带电,发挥树丛状分子的高分子电解质的功能。另外,在合成过程中,也能控制树丛状分子外部尺寸和内部的结构。这有可能创造与外部不同性质的内腔和信道,并打开树丛状分子作为载体或作为受邀分子晶核的大门。
将树丛状分子应用于OLED,可以将磷光OLED作为核,形成大分子球,以适当的元素为分枝,这样OLED分子就能够溶解,就可以利用类似PLED的制备方式,通过旋转涂布和烘干来制备。树丛状分子具有非常良好的发光效率,目前可达每安培50堪德拉和每瓦40流明。
另外,尽管生产工艺不同,有机发光材料还是要获得与阴极射线管和液晶显示屏相同的画面质量,才能在市场上具有竞争力。为了获得完美画质,每英寸点数不应小于100。目前阴极射线管和液晶显示屏利用光刻技术都已达到或超过了上述要求。OLED目前主要以荫罩技术进行多彩成膜的制备,距高分辨率显示要求仍有差距,须待突破。喷墨技术为PLED发光色层精确定位提供了一个新的解决方案。它主要是将装有不同颜色高分子发光材料,依序精确定位于所设计好的位置,其技术挑战的关键在于能否精确定位、喷出的滴状材料的大小是否配合画面的尺寸、能否控制喷出液滴的一致性等。
产品现状与未来
目前,低分子OLED从原型发展的进程来看,似乎是一片光明,但看好高分子PLED发展前景的也大有人在,他们认为两者之间的差距将会很快缩小。
彩色OLED和PLED可以利用白光发光材料和微型彩色滤光器来实现。目前eMagin公司已经利用主动矩阵硅芯片,成功地开发了800×600像素,0.6英寸的小型彩色显示屏。这种小型显示屏与光学放大设备配合,装配在飞行员、士兵和消防人员的头盔上,三维电子游戏也将为有机发光材料提供一显身手的舞台。
美国军方主要在OLED的柔性方面做文章,最近美国军方实验室向美国环宇显示技术股份有限公司提供了200万美元的研究经费,用于开发能卷进钢笔大小通话设备中的OLED显示屏,美国国防部高级计划研究局也资助了战场电子地图的开发和研究。
随着有机发光材料技术的不断进步和迅猛发展,越来越多的公司开始关注这一前沿领域,越来越多的科学家开始投身这一行业。可以预期,它不仅会给分子工程和分子合成提供发展机遇,更会在提高能源效率,降低制造成本等方面大展雄风。
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