你有没有想过，手机屏幕上那一小块鲜艳的红色，是怎么做出来的？
现在的 OLED 屏幕，每个像素点都是一颗自发光的微型灯泡。红色、绿色、蓝色，三原色各司其职，拼出一块完整的画面。这套工艺已经相当成熟，叫真空沉积，就是把发光材料在真空环境里汽化，让它像雾气一样落在玻璃基板上，薄薄一层，厚度只有头发丝的几千分之一。
但问题来了。钙钛矿，这种被显示行业寄予厚望的下一代材料，用同样的方法做，却总是 “长歪”。
钙钛矿为什么让行业又爱又恨？
钙钛矿材料做显示器，优点非常直接，不仅发光效率高，色彩更鲜艳，材料成本还低。而且它和 OLED 的生产工艺高度兼容真空沉积这套设备，OLED 工厂里本来就有，改个工艺参数就能用。这意味着从 LCD 到 OLED 的那套设备投资，钙钛矿可以复用一大半。
但钙钛矿有一个致命的工艺缺陷，那就是晶体生长太快，而且不均匀。
传统 OLED 的发光材料是分子级别的，沉积上去之后自然成膜，均匀度很高。但钙钛矿是由多种原料在基底上同时反应生成的，你可以把它想象成把好几种粉末倒进水里，让它们自己结晶。如果这个过程控制不好，不同类型的晶相就会混在一起，薄膜变得坑坑洼洼，发光效率直线下降，颜色也不纯了。
这就是钙钛矿 LED（PeLED）迟迟无法量产的核心原因之一。
怎么让晶体“听话”地生长？
近日，首尔国立大学李泰宇教授和剑桥大学 Samuel D. Stranks 教授的联合团队，想出了一个材料设计的思路。
7×7cm大面积基板上图案化排列的钙钛矿LED照片
他们的方案是往反应体系里加入一种特殊的“X 型间隔有机分子”。这种分子的作用像脚手架，它撑在正在生长的晶体之间，防止晶体无序堆叠，引导它们朝着有利于发光的方向结晶。
但这还不够。团队又把氟化锂和这种有机分子结合，构建了一个纳米级的支架。你可以理解成，在基底上铺了一层布满小孔的网格，晶体只能在这些小孔里生长，自然就被规划好了位置和方向，不再野蛮扩张。
这就是他们设计的“X 型准二维钙钛矿发光体”。不是靠添加剂去修修补补，而是从材料分子的底层设计上，让晶体主动听话。
他们做到了什么水平？
效果有了质的提升。
钙钛矿薄膜的光致发光效率（左）、LED器件的外量子效率（中）、器件效率趋势图（右）
用这套方案制备的钙钛矿薄膜，光致发光效率超过 85%。这是什么概念？行业里通常认为超过 80% 就已经是高性能薄膜梯队了。
用它做成的钙钛矿 LED，外量子效率达到 21.9%。外量子效率是 LED 把电能转化成光能的比例，21.9% 意味着每吃进 5 度电，大约有 1 度电变成了可见光，其余以热量等形式损耗。这个数字在钙钛矿 LED 领域已经是很高的水平啦。
更关键的是发射线宽只有 16.8 nm。线宽越窄，色彩越纯净。普通 OLED 的线宽通常在 30-50 nm范围，16.8 nm意味着这块屏幕的色彩饱和度会明显更高。
能用到哪？
该研究团队做了几组验证，大面积基板、柔性基板和图案化结构，全都跑通了。这说明这套工艺不只是实验室里能做的小样品，而是有工业化放大的可能性。
具体应用场景包括：超高分辨率显示器 ，像素可以做到更小更密；AR 和 VR 的微型显示器，对亮度和色彩的要求本来就高，钙钛矿的特性天然匹配；颜色转换像素层，用一个蓝色的发光层，通过下转换产生红光和绿光，省掉三原色各自独立的发光层，器件结构大大简化。
还有一点值得注意的是，真空沉积工艺和现有 OLED 产线的设备是兼容的。如果这套方案最终成熟，工厂不需要新建整条产线，只需要在现有 OLED 产线上加一个材料配方和工艺参数的调整。这套模式和当年从 LCD 过渡到 OLED 不一样 ， 那时候是换设备；这一次，更像是换原料。
和谁在合作？
李泰宇教授透露，团队正在和三星显示合作研究相关技术。这位教授去年 2 月就发表过一项重磅成果，号称能大规模生产钙钛矿纳米晶体、同时保持 100% 发光效率的新型合成技术，并发表在《nature》正刊上。
从合成工艺到真空沉积，李教授这条研究线一直在推进钙钛矿量产的底层技术。这次和三星显示的合作，意味着研究不再只是停留在论文阶段，有设备、有产线、有一家全球前二的显示面板厂在跟进。
当然，最终的结果还是取决于量产这道坎能不能迈过去。
管理员微信：OLEDindustry2
添加管理员微信 > 入群 > 尽情畅聊探讨
声明：本文观点仅代表作者本人，不代表平台立场。如有侵权或其他问题，请联系我们
热门跟贴