Advanced Functional Materials:压控多色电致发光显示技术研究

目前的彩色显示技术几乎都是基于由一定规则排列的红、绿、蓝三基色子像素构成的显示面板, 这不仅带来工艺上的繁杂,不利于产品的良率,更限制了显示面板本身的能耗与分辨率。因此,将三基色子像素整合成一个子像素可以极大的提升显示器件解析度并优化能耗水平。一个有效的途径是开发发光颜色可以调节的电致发光器件。早期,人们在有机发光二极管(OLED)器件上进行了关于颜色可调制器件的相关研究。然而,目前,颜色可调OLED器件存在以下几个问题:(1)颜色可调范围窄;(2)有机发光材料色纯度低;(3)器件结构复杂;(4)缺乏正交溶剂,不易进行溶液法制备;(4)有机材料载流子迁移率低,颜色切换灵敏度差。

近年来在LED领域受到大量关注的钙钛矿材料具有发光色纯度高、价格便宜、可溶液加工等特点,是制造发光颜色可调LED的绝佳选择。为此,深圳大学物理与光电工程学院;李贵君课题组与香港科技大学的研究人员合作,基于钙钛矿CsPbBr3与无机量子点开发了可溶液加工的可电压调制的多色发光LED器件。由于钙钛矿材料不溶于非极性溶剂,可以很轻松地与溶于非极性溶剂的无机量子点形成多发光层,为溶液加工创造了可行性。为了在单个器件上实现彩色显示,研究人员利用钙钛矿与无机量子点间在导带和价带的电势差和不同发光层对电子和空穴的不同传输能力,通过外加电压对主要的载流子复合区域进行控制。例如,在RGB三色器件中,随着外加电压增加,器件中激子主要复合区域由红光区域迁移至绿光,再迁移至蓝光区域,最终实现了红、绿、蓝三色光的电压调控。归功于钙钛矿材料的高迁移率以及对钙钛矿材料的界面钝化与碱金属体掺杂,其颜色切换灵敏度可达到低于微秒级别,且表现出很好的切换可逆性。

研究者相信,这种基于钙钛矿与无机量子点的电压调制全色发光二极管技术在新一代高清高解析度显示以及智能照明领域有着很好的应用前景。相关研究得到了国家自然科学基金委的支持,研究成果在线发表于Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.201907074)。