來源：密歇根大學
CINNO Research產業資訊，得益於超薄柔性潛力、超大視角、超高對比度和超低響應時間等優異的效能優勢，OLED顯示器已經在很多領域慢慢取代傳統LCD顯示器。不過，目前的OLED顯示器因為發光材料的特性也還存在諸如發光效率、壽命和燒屏等問題，從第一代的熒光有機發光材料、第二代的磷光有機發光材料到最新的TADF和Hyper-Fluorescent等材料，為了更好的完善OLED顯示器，學界和業界都展開了廣泛的攻關研究。
最近，一個由密歇根大學研究人員領導的國際合作團隊開發出了一種新型OLED發光材料。該材料使用新的混合材料，取代了現有基於重金屬的有機發光材料，測試結果顯示，新方案能夠保持原有方案的顏色表現力和超高的對比度，可以作為新的升級方案用於當前電視、智慧手機或其他顯示器的OLED顯示屏。
除此以外，還有一點讓研究人員感到奇怪，那就是這種新開發的材料似乎也同時打破了現有的量子規則。如前述，目前市場上的OLED顯示屏所使用的第二代磷光有機發光材料，通常包含銥和鉑等重金屬元素和成分，這些可以提高OLED螢幕的發光效率、亮度和色域大小。不過，它們也有一些明顯的缺點，比如使用這些材料的OLED顯示器成本明顯更高，裝置的壽命更短，其源自重金屬使用造成的健康和環境危害增加。
實際上，在OLED顯示器中，第二代磷光有機發光材料之所以被提出，且已經在紅色和綠色發光材料領域取代第一代熒光發光材料，其主要原因是磷光發光材料的發光效率更高，相應的OLED顯示器更加節能。但另一方面，磷光發光從機制上看其發光速度比熒光更慢，在沒有重金屬元素成分的情況下需要幾毫秒甚至更長時間。從實際應用情況來看，提高磷光發光速度到微秒量級甚至超過該量級一直都是現代顯示器設計所希望看到的，畢竟目前很多顯示器都需要以每秒120幀的速度執行，更快得發光速度可以避免OLED顯示時產生揮之不去的“重影”影象，這也是第二代磷光發光材料中加入重金屬元素的關鍵作用之一。
增加重金屬元素可以提高磷光有機發光材料的發光速度，但是卻因為重金屬元素的存在引入了其他一些問題，比如環境危害等。
“我們找到了一種新的製造磷光有機發光材料分子的方法，這種發光材料分子可以在微秒量級的時間內發光，更重要的是這種新的磷光發光分子種不含有重金屬元素，”密歇根大學材料科學與工程教授Jinsang Kim道說，他是這一成果發表在《自然通訊》期刊上的作者之一。
除了Jinsang Kim教授以外，韓國仁和大學化學與生物醫學科學與工程教授Dong-Hyuk Park和成均館大學先進材料科學與工程系教授Sunkook Kim也都是合作者。
據介紹，熒光和磷光發光機制之間的速度差，主要和流經OLED材料電流中的電子滑入分子可用電子軌道內的高能級（也被稱為激發態）後所發生的事情有關。在熒光發光機制中，這些處於激發態的激子會立即以光的形式釋放能量，返回基態。但在磷光發光機制中，這些激子則必須先進行轉換，然後才能以光的形式釋放能量，然後返回基態。
這種轉換與電子的自旋有關。每個電子在基態都有一個耦合物件，量子力學規則——泡利不相容原理——要求這兩個電子以相反的方向自旋。不過，當其中一個電子激發到更高能級的軌道上時，該電子的自旋方向最終可能會發生變化，因為這兩個電子現在都處於單獨在軌道上。此時，高能級的電子只有四分之一的機率和原來的耦合電子的自旋方向相反，也就是說只有這四分之一的機率發出熒光。
對比來看，磷光的發光效率提高了三倍，因為它能夠利用其他四分之三的激發電子，不過它要求電子在返回之前翻轉其自旋狀態。在傳統的磷光發光材料中，其所使用重金屬的大原子核會產生一個磁場，該磁場能夠迫使相同自旋方向的激發電子快速轉動，從而在返回基態時更快地發光。
為了在維持發光速度的同時，取消重金屬元素的使用，研究人員提出了一種新的材料結構，它將二維的鉬和硫沉積在類似的有機發光材料層附近，透過物理接近而無需任何化學鍵合的方式來實現相同的效果。最終，經過樣品製作和測試，這種混合結構將發光速度提高了1000倍，達到了目前顯示器所需要的微米量級發光速度。
據介紹，該發光過程完全發生在有機材料內，沒有弱的金屬-有機配體鍵合，所以它還有助於延長材料壽命。實際上，傳統依賴重金屬的磷光OLED需要使用重金屬元素來幫助產生顏色，當兩個激發的電子接觸時，金屬和有機材料之間較弱的化學鍵會斷裂，進而使發光畫素變暗。
畫素燒屏是高能藍光發光畫素開發和製造的一個特殊問題，截止目前也沒有得到很好地解決，不過現在這些研究人員希望他們的新設計方法可以幫助實現穩定的藍色磷光畫素製造。一個顯示情況是，目前商業化的OLED通常使用磷光發光形式的紅色和綠色畫素搭配第一代熒光發光形式的藍色畫素，這也是設計人員以較低的能源效率為代價避免藍色畫素燒壞的不得已的方案。
除了潛在的應用之外，研究人員對這種分子混合系統的分析還測量到了一些曾經被認為是不可能的事情——共享軌道的成對電子在黑暗條件下似乎具有組合自旋，這意味著它們處於一種本該被禁止的“三重態”。
“我們還沒有完全理解是什麼導致了基態中的三重態，因為這違反了泡利不相容原理。這是非常不可能的，但從測量資料來看，情況似乎確實如此，”Kim說：“這讓我們對真正讓這種情況發生的原因有了更多的疑問。”
未來，該研究小組將繼續探索該材料是如何實現三重態特徵的基態的，同時除了OLED顯示以外，還會探索潛在的自旋電子學器件應用。目前，該研究團隊在密歇根大學創新夥伴關係的協助下申請了專利保護，並正在尋找合作伙伴來使用這種新型材料製造OLED等裝置。
這項研究工作得到了韓國政府支援的韓國國家研究基金會資助，和密歇根大學工程學院的START專案的支援。另外，來自加州大學伯克利分校和東國大學的合作者為這項研究做出了貢獻。
中國AMOLED顯示材料市場分析報告（大綱）
第一章 OLED顯示行業發展概述
一、 OLED顯示行業基本介紹
1. OLED產品分類
2. OLED基本結構
3. OLED發光原理
4. OLED發展歷程
二、 AMOLED顯示行業產業鏈分析
1. AMOLED顯示面板整體材料結構分析
2. AMOLED顯示面板製造生產工藝流程分析
第二章 全球中小尺寸AMOLED顯示材料市場發展現狀及趨勢
一、 全球中小尺寸AMOLED顯示面板市場發展綜述
1. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED顯示面板市場需求分析
1.1 智慧手機
1.2 膝上型電腦
1.3 車載顯示
1.4 可穿戴
1.5 其他
2. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED顯示面板市場供應分析
2.1 韓國
2.2 中國大陸
2.3 其他
3. 全球AMOLED顯示面板重點企業分析
3.1 三星顯示SDC
3.2 樂金顯示LGD
3.3 京東方BOE
3.4 TCL華星CSOT
3.5 天馬集團Tianma
3.6 維信諾Visonox
3.7 和輝光電Everdisplay
3.8 信利Truly
3.9 友達光電AUO
3.10 日本顯示器JDI
3.11 夏普Sharp
二、 全球中小尺寸AMOLED顯示材料市場發展現狀和趨勢
1. 全球中小尺寸AMOLED發光層材料市場規模分析
1.1 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED發光層材料市場規模預測
1.2 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED發光層材料供應商出貨量排名
1.3 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED發光層材料供應商營收規模排名
2. 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED共通層材料市場規模預測
2.1 2018-2025年全球中小尺寸AMOLED共通層材料市場規模預測
2.2 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED共通層材料供應商出貨量排名
2.3 2019-2020年全球中小尺寸AMOLED共通層材料供應商營收規模排名
第三章 中國AMOLED顯示材料市場競爭格局分析
一、 中國AMOLED顯示材料廠商市場競爭格局分析
1. 中國AMOLED發光層材料廠商市場規模分析
1.2 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED發光層材料供應商出貨量排名
1.3 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED發光層材料供應商營收規模排名
2. 中國AMOLED共通層材料廠商市場規模分析
2.2 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED共通層材料供應商出貨量排名
2.3 2019-2020年中國中小尺寸AMOLED共通層材料供應商營收規模排名
3. 中國AMOLED顯示材料供應商市場競爭格局分析（司南理論分析模型框架）
3.1 市場滲透力分析
3.2 產品競爭力分析
3.3 技術延展力分析
3.4 資源整合力分析
3.5 綜合運營力分析
二、 中國AMOLED顯示材料供應商產業地圖
1. 華東地區
2. 華北地區
3. 華中地區
4. 華南地區
第四章 總結和建議
一、 產業機遇與相關建議
二、 產業挑戰與相關建議
三、 其他
馬女士 Ms. Ceres
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