具有发展前景的OLED发光材料

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摘要：本论文旨在探讨OLED发光材料的研究与进展。有机发光二极管(OLED)是一种自发光显技术，其发光材料在电子器件和发光照明领域具有广泛的产业应用前景。本文叙述了OLED发光材料的研究发展，包括其原理、分类、研究方法、技术进展、典型应用及产业化进展，同时探讨了存在的问题和对策建议。最后，总结了OLED发光材料在电子器件和发光照明领域的重要地位，并指出了今后需要深入探索或改进之处。
关键词：OLED;发光材料；有机电子器件
正文：
1.研究背景：OLED作为一种自发光显示技术，具有自发的特性，能够实现高对比度、快速响应、宽视角等优点，因此在现代显示技术和照明领域具广泛的应用前景。随着科技的不断进步， OLED发光材料的研究也在不断深入，不断有新的材料被发现和应用，人们也在加快开发OLED在生产生活方面的用途，使之广泛地应用于人们的日常生活，使之大众化，更好的发挥OLED发光材料自身的优势。
2．OLED发光材料的介绍及分类【1】Organic Light-Emitting Diode，也被称作有机电激光显示或者有机发光半导体（Organic Electroluminescence Display,OLED）。OLED是一种以电流为驱动的有机荧光元素，其特性在于其能够通过注入或重组载流子来产生荧光效果，并且其荧光程度与所输入的电流呈正相关。当OLED受到电流的影响，由阳极形成的空洞以及由阴极形成的电子将进行转变，并将其各自引导至空洞传递区域以及电子传递区域，最终转移至发光区域。当两者在发光层交汇时，会生成能量激子，进而触发发光分子并最终形成可见光。根据激发方式的不同，OLED可以分为单层器件和多层器件两种类型。根据发光颜色的不同，OLED可以分为红、绿、蓝和白等多种颜色。不同类型的OLED具有不同的性能特点，例如蓝色OLED的亮度较高，寿命较长；而白色OLED则可以实现全色显示，具有更高的色域覆盖率。
3.OLED材料的研究现状近年来，在OLED发光材料领域取得了许多要的成果和突破性进展。例如，通过分子设计的方法，可以合成出具有高亮度和长寿命的有机发光材料；通过改进器件结构，可以提高OLED的稳定性和效率。此外，多层器件的设计也成为了研究的热点之一，可以实现更高的亮度、更低的能耗以及更好的颜色表现。同时，柔性OLED显示技术也成为了研究的新方向之一，可以应用于可穿戴设备等领域。例如，智能手表的显示屏通常采用OLED材料。同时OLED显示器设备普及率提升，智能手机市场是OLED应用最广泛的领域，过去手机屏幕采用的材料一般是LCD材料，与之相对比，OLED屏的柔软性更高，显色度更好，刷新率更高，对比度高，响应率高，但也存在一定的缺点，例如，亮度低，寿命相对较短，容易烧屏等。
4．OLED发光材料的主要应用目前，OLED已经在许多领域得到了广泛应用。例如，在显示邻域，OLED已经被广泛应用于智能手机、电视、电脑显示器等领域：照明领域，OLED也被应用于灯具、照明面板等领域；商业领域，OLED大屏幕可用于商业宣传，具有美观，方便等特点，在地铁站，车站，机场等应用广泛。随着技术的不断进步和成本的降低， OLED的商业化进程也在不断加速。目前，许多公司已经开始生产OLED产品，并且不断推出新的技术和产品。例如，LG公司在2017年推出了全球首款柔性智能手机，采用了柔软OLED屏幕；三星公司在2018年推出了全球首款可折叠智能手机，也采用了柔性OLED屏幕，继三星推出新款折叠屏手机后，华为、小米等公司也相继发布了折叠屏的手机且相比之前的折叠屏手机更轻薄，方便携带。此外，OLED在汽车、航空航天等领域也得到了广泛应用。
5.OLED发光材料存在的问题：OLED发光材料存在以下几个问题：其一，寿命短。OLED发光材料应用于显示器时，它的寿命通常在5000小时以内，相对于LCD无机材料来说，寿命至少低了将近一万小时，当同时用来制造电子器件时，OLED的使用时长远低于LCD无机材料，轻易给消费者带来不好的体验同时经济上消耗大。其二，【2】OLED材料容易烧屏。手机屏幕像素点发亮导致屏幕上各个像素点老化程度不相同，会造成手机屏幕屏闪，对眼睛造成不可补救的挫伤，同时容易头晕。OLED屏幕在长时间显示相同的图像时，有一些像素点会持续发亮进而退化，导致屏幕上出现“残像”或色彩偏移，就是所谓的烧屏现象。其三，清晰度较低，颜色1鲜艳度不够。【3】OLED材料像素点密度低，在分辨率相同的情况下，OLED屏幕的清晰度小于LCD屏。OLED显示屏的采用的是RGB三原色独立像素发光原理，美格像素都要具有红绿蓝三个发光中心，色彩的实现需要三种OLED发光材料。然而OLED在材料制作、色彩的稳定控制上实现难度较大，因此会出现色彩纯度不够、不容易显示出鲜艳、浓厚的色。其四，OLED制作成本高。【4】OLED屏幕的制造过程比较复杂，涉及到有机发光材料的制备和重叠，需要特殊的生产设备和工艺。这些制造成本相对较高，导致了OLED屏幕的价格高。OLED屏幕使用有机发光材料，这些材料在品质上要求较高，而且有机材料的稳定性也相对较差，需要采用更先进的技术和工艺来保证屏幕的质量和寿命。其五，无法实现大尺寸屏幕的量产0LED是一种自发光显示技术，其制造过程中涉及到的材料和工艺非常复杂。在大尺寸屏幕上制造OLED需要更高的技术水平和更精细的工艺控制，因此难度较大。在大尺寸屏幕上制造OLED需要更高的精度和稳定性，以确保屏幕的质量和良品率。然而，由于制造过程中存在的各种问题，如薄膜沉积、发光材料发光效率不一致等，使得OLED在大尺寸屏幕上的良品率较低。由于OLED制造过程中需要使用大量的高精度设备和材料，因此其制造成本比传统LCD屏幕更高。此外，由于良品率较低，需要更多的时间和资源来生产大尺寸OLED屏幕，进一步增加了其制造成本。OLED在大尺寸屏幕上使用时存在寿命较短的问题。由于大尺寸OLED屏的尺寸较大，发光材料在长时间使用过程中容易发生衰减和老化，导致屏幕亮度下降和色彩失真。综上所述，技术难度高，良品率低，成本高，寿命短是OLED无法大尺寸屏幕量化的主要原因。OLED屏幕示意图
6.对OLED发光材料未来发展的认知：【5】未来，OLED材料的发展方向将主要集中在提高材料的效率和稳定性，降低制备成本和提高器件性能等方面。为了提高效率和稳定性，研究人员可以通过寻找新型的发光材料、优化电子传输材料和改进界面工程等手段来优化OLED材料的性能。同时，降低制备成本也是实现商业化应用的关键，研究人员可以探索新的材料合成方法、开发低成本的制备工艺和改进器件结构等策略。除了改进现有的OLED材料，还可以探索新的OLED材料体系，如有机-无机杂化材料和量子点材料等。这些新材料具有更好的发光性能和稳定性，有望在未来的应用中发挥重要的作用。OLED未来发展趋势包含以下几个方面：第一，大尺寸化。随着消费者对大屏幕显示设备的需求不断增加，OLED屏幕的尺寸也在不断增大。未来，OLED屏尊将逐渐应用于更大尺寸的显示设备，如大屏幕电视等。第二，高分辨率化。随若像索间距的不断缩小和驱动技术的不断改进，未来OLED显示的分辨率将不断提高，能够提供更清晰的图像显示。第三，可弯曲和可折叠性。随着材料技术的进步，未来OLED显示将具有更好的可弯曲和可折叠性，能够实现更多形态的显示应用。第四，【6】智能化。随着高新技术的不断发展，未来OLED显示将更加智能化，能够实现与其他设备的智能互联和远程控制。第五，绿色环保。随着环保意识的不断提高和节能减排政策的加强，未来OLED作为一种节能环保的显示技术，将在市场中得到更广泛的应用。总之，OLED材料作为一种新型的有机材料，具有广阔的应用前景。通过不断探索和研究OLED材料的发展、应用与前景，可以推动其在显示技术、照明技术和传感器技术等领域的广泛应用，实现OLED技术的商业化和产业化。
7．结论：本文叙述了OLED发光材料的研究进程和使用情况。可以看出，OLED作为一种自发光显示技术已经在现代显示和照明领域得到了广泛应用并且取得了良好的效果。虽然还存在一些问题需要解决但是随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展相信这些问题也将得到解决并且为未来的发展带来更多的机遇和挑战。
参考文献：
【1】邓青云：首位获沃尔夫化学奖的华人科学家  [J]
【2】 Fusella,M.A., Saramak, R., Bushati, R. et al. Plasmonic enhancement of stabilityand brightness in organic light-emitting devices. Nature 2020， 585, 379–382   
【3】Won-Jae Joo & Mark L. Brongersma and so on， Meta surface-driven OLED displays beyond 10,000 pixels per inch，Octorber 2020 ,Science
【4】 电子世界，2021 ，17 期
【5】蔡艳吴，云桂，浅析OLED 显示产业发展及市场前景，大科技,2018，第24期
【6】万方，2012，41（2），484-488

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