新型超弹性OLED面板问世 可拉伸且亮度稳定

韩国首尔国立大学与美国德雷塞尔大学团队宣布研发出一种兼具柔性与弹性的新型OLED面板,在可拉伸性能和亮度保持方面实现突破性进展,相关研究成果已于昨日发表在《自然》期刊。

传统柔性OLED通常构建在可弯曲塑料基底上,可在弯折、卷曲甚至折叠状态下工作。该技术最早可追溯至上世纪90年代,并在2010年代随三星等厂商推出曲面与柔性屏手机进入大众视野。但长期使用中,反复弯折会导致电极和有机层受损,亮度和柔韧性随之下降。

新型OLED面板采用柔性的磷光聚合物发光层,搭配由MXene纳米材料制成的透明电极,使器件在被拉伸至原始长度1.6倍的情况下,仍能保持大部分亮度输出。

研究指出,传统方法通过引入可拉伸但绝缘的聚合物提升柔性,反而阻碍电荷传输,降低发光效率;常用电极材料在多次拉伸后易变脆或断裂。研究人员采用基于MXene的可拉伸接触电极,具备更高机械强度,其可调节功函数特性有助于提升空穴或电子注入效率,从而改善器件性能。

在发光材料方面,团队采用名为“激基复合体辅助磷光层”(ExciPh)的新型有机材料,本身具备良好拉伸性,并通过化学设计优化电荷能级结构,使更多电荷顺利结合形成激子,显著提升发光效率。实验数据显示,ExciPh发光层中超过57%的激子可转化为可见光,而目前常见OLED聚合物发光层转化率仅为12%~22%。研究人员还将ExciPh层嵌入热塑性聚氨酯弹性体基体中,并优化电极结构,以提升电荷分布效率和整体柔韧性。

在电极设计上,团队将德雷塞尔大学2011年开发的二维纳米材料MXene与银纳米线结合,构建出透明且可拉伸的导电网络。该结构具备优异导电性,并能在反复拉伸和弯折过程中维持稳定的电荷注入能力,使OLED在形变状态下仍保持较高亮度。MXene的层状结构和高导电性使其成为柔性OLED电极材料的理想选择。

实验阶段,团队制作了心形和数字造型的绿色柔性OLED显示样品,测试其在拉伸条件下的发光效率和耐久性。结果显示,当器件被拉伸至最大应变60%时,性能仅下降约10.6%;在2%应变条件下反复拉伸100次后,仍能保持约83%的初始亮度,整体表现优于以往同类方案。

研究人员表示,这种新型OLED面板将为下一代可穿戴与可变形显示设备奠定基础,并在实时健康监测和可穿戴通信领域发挥重要作用。未来团队计划探索更多柔性基底材料,精细调控有机发光层以实现不同颜色和亮度表现,并简化制造工艺,推动可拉伸OLED技术的规模化应用。

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