电致发光-光调制离子聚合物，用于可光学切换的无像素显示器
文摘
2024-07-31 10:02
上海
有机发光显示器 (OLED) 已成为推进光电子和微电子/纳米电子应用的关键技术，包括虚拟显示器 (VR)、增强现实 (AR)、可穿戴电子设备和智能显示器。由于其优异的电子注入和传输性能、出色的功函数(WF)可调性、良好的溶液加工性，离子聚合物已成为极具潜力的优质有机/聚合物发光二极管(OLED/PLED)材料。将离子聚合物作为多功能光电材料与适应性强的图案技术相结合，可大大提高具有低成本、一次性或可重复使用特性的消费类发光显示器的主要性能。目前制造有机发光显示器的方法包括电极的喷墨或转移印刷、发射区域的丝网印刷、发光材料的转移印刷或光刻以及照明像素的三维直接印刷。虽然喷墨打印能在微米尺度上实现精确控制，但喷嘴尺寸和液滴直径的限制也限制了可实现的像素分辨率。相反，光刻技术能在目标小面积基底上生成亚微米尺度的高精度图案，使其成为高分辨率发光显示器更实用的选择。然而，通过破坏性或非破坏性光刻技术生成的电致发光图案具有固定形式的特点，无法重置更不用说重复刷新和重写了。因此，开发一种连续、精确和可动态切换的发光图案制作工艺对于实现现实生活中的显示电子产品是非常必要的。具体而言，光化学反应可在分子尺度上精确控制器件内有机半导体的分子结构、电子结构、分子轨道能级和电荷载流子传输特性。将这种自下而上的调节方法引入含有光敏层的有机发光显示器，就有可能通过外部光调节实现高分辨率、无缝集成的发光图像，从而简化了用于切换单个像素照明的复杂而昂贵的集成电路，并消除了传统无机半导体显示器中对繁琐的图像数据处理模块的需求。此外，外部光调制的实施将加速开发直接灵活的光图案工艺，用于可切换的发光显示标志商业显示设备和高精度像素照明设备，以方便写入和擦除显示信息，而不是制造定制的固定电驱动像素照明显示器，从而表现出更好的实用性和通用性。除了依靠复杂而昂贵的电路来切换单个像素照明的电驱动有机发光显示器之外，开发一种简便的方法，通过外部光调制来构造具有超高精度和空间分辨率的无像素发光显示器，对于推动消费电子产品的发展具有重要意义。在此，上海交通大学姜学松教授等人介绍了以自适应光敏离子聚合物为电子传输材料，以外部光调制为开关模式，同时确保优异照明性能和无缝成像能力的可光学开关有机无像素发光显示器(OSPFD)。通过用特定波长的光照射溶液加工的 OSPFD，可同时实现电子传输和电致发光的高效、可逆调节。这种出色的控制是通过改变 OSPFD 内部的能量匹配实现的，在基于三原色的发光显示器中也表现出了高度的通用性和可调灵活性。此外，我们还展示了在单个 OSPFD 中通过非侵入式光图案化过程轻松创建和擦除所需的无像素发光图案，从而使这种方法有望用于商业显示设备和高精度像素照明设备。相关研究以“Photo-modulated ionic polymer as adaptable electron transport materials for optically switchable pixel-free displays”为题发表在Advanced Materials期刊上。Figure 1. Molecular structures, energetics, and device structure of OSPFDs.Figure 2. Electric characteristics and schematic illustration of AnPIL-X based OLEDs.Figure 3. Reversible photo-modulation of OSPFDs.Figure 4. Photo-modulation of Pixel-free light-emitting patterns within a single OSPFD.作者开发了一种带有AnPIL-X的光响应离子聚合物，通过光调制自适应方法将其作为新型电子传输材料，用于制造光学可切换发光无像素显示器 (OSPFD)。通过使用光响应电子传输层，AnPIL-X 的光可调能级可以传输或捕获电子载流子，并通过不同波长的紫外线照射进行切换。这种双重外部控制是通过设计光敏离子聚合物的能级而实现的，不会影响其电子传输能力。通过改变所使用掩膜的数值孔径和外部光源的非侵入式过程，成功地创建了定义明确的无像素发光图案，并可在单个 OSPFD 中轻松写入和擦除。在溶液处理OSPFD 上可以轻松实现 1100 ppi 的高空间分辨率，相当于传统的电驱动像素显示器。此外，OSPFD 的发光模式可以在较低的驱动功率/电压下运行，并产生更高的亮度、高效的传输电流和电致发光开关。该方法为开发新型光调制多信息显示、有源光学存储器和光控逻辑电路带来了新的思路和方法。Photo-modulated Ionic Polymer as AdapTable Electron Transport Materials for Optically Switchable Pixel-Free Displayshttp://dx.doi.org/10.1002/adma.202309593![]()
