登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《新型手性有机半导体面世 有助开发更高性能的显示屏》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2025-03-19

  • 来自英国剑桥大学和荷兰埃因霍芬理工大学等机构的科学家，研制出一种新型手性有机半导体。这种半导体能让电子以螺旋方式移动，极大提高有机发光二极管的性能，为电视、智能手机等带来更好的显示屏。此外，还有望推动自旋电子学和量子计算等下一代计算技术的发展。相关论文发表于13日出版的《科学》杂志。

    这种新型半导体能够发射圆偏振光，这意味着光携带有关电子手性的信息。在自然界中，许多分子都拥有手性特征，即表现出类似左手和右手这样宛如彼此镜像的结构。手性在DNA形成等生物过程中扮演重要角色，但在电子学领域却很难驾驭和掌控。因为大多数无机半导体，如硅，其内部结构具有对称性。

    研究团队从大自然中汲取灵感，巧妙运用分子设计策略，让半导体分子有序地堆叠成右旋或左旋螺旋结构，从而制造出这种手性半导体。精心设计分子的结构，首次实现了结构的手性与电子运动的完美结合。

    该半导体基于三氮杂钌（TAT）材料，这种材料能自组装成螺旋堆叠形式，从而使电子能沿其结构螺旋行进。团队将其整合到圆偏振有机发光二极管（OLED）内，这些设备显示出破纪录的效率、亮度及偏振水平，性能远超同类产品。

    手性半导体有望在显示技术领域大显身手。当前显示器屏幕由于过滤光线的方式，存在大量能源浪费，而这种手性半导体则能有效减少光损失，让屏幕更加明亮且节能。除应用于显示器外，还将对量子计算和自旋电子学产生影响。自旋电子学致力于探索利用电子自旋或固有角动量来存储和处理信息，这一领域有望带来更快、更安全的计算系统。

  • 原文来源：https://www.cnenergynews.cn/kejizhuangbei/2025/03/17/detail_20250317204931.html
62浏览量
原文链接
相关报告

  • 《降低OLED显示器能耗的技术或将面世》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2019-07-19
    • 据外媒报道，由来自日本理化学研究所（RIKEN）表面与界面科学实验室科学家Kensuke Kimura带领的一个国际研究小组，日前正在开发一种能够降低OLED显示器能耗的技术。 该研究小组最近一篇名为《单分子中选择性三重态激子的成形》的文章发表在《Nature》杂志上。关于该技术，以下有关背景需要了解一下。 穿过OLED材料的电流导致了激子的形成，而激子则是成对的电子和空穴。更准确地来讲，注入到OLED材料中的电流以1比3的比例形成自旋 - 单重态激子（具有相反的自旋）和自旋 - 三重态激子（具有相同方向的自旋）。单重态是更高能量状态，可以转换为三重态。当单重态或三重态转换为较低能量状态时，就会产生光。 当前一代OLED材料中的磷光（现象）通常是基于三重态的衰变。基于这一事实，使用能量来制造更高能量的单重态效率并不高。仅产生三重态并且通过三重态衰变而发光的材料/工艺应具有较低的OLED工作电压，因此能够提高整体OLED显示器的能量效率。然而，到现在为止，还没有开发出加强三重态直接形成的有效方法。因此，该研究团队展开的研究旨在解决这一问题。 该团队最近的研究，旨在了解激子产生背后的基本物理原理。为此，该团队制备了一种基于有机半导体的模型系统，称为3,4,9,10- 苝四羧酸二酐（PTCDA）。该半导体吸附在由三个单层NaCl组成的超薄绝缘膜上，而该单层NaCl则是由Ag（111）构成的金属膜支撑。在这里需要指出的是，（111）指的是银的晶体结构。他们通过一种特定的方法给与分子负电荷。在下一步骤中，来自扫描隧道显微镜（STM）的电流可诱导该分子发光。由该过程产生的激子类型由分析发射光谱的光学检测系统确定。 当施加高电压时，磷光和荧光信号均出现了。但是，当施加低电压时，却只出现了磷光（现象）。这些结果表明三重态激子的选择性形成过程，不会产生单重态激子。理论计算证实了该实验结果并验证了其机理。 下图（a）部分说明了测量的配置；（b）部分则是被吸附在生长在Ag（111）上的NaCl上的PTCDA的扫描隧道显微镜图像；（c）部分则是由该材料产生的发光光谱。 在描述他们的试验结果时，该团队表示：“我们相信，我们之所以能够做到这一点，主要是由于先前未知的机制，其中电子可根据其自旋状态被选择性地从带电分子中移除。随后，我们又证实了一种操纵激子的新方法，该方法对于OLED内的电子传输至关重要。可以通过操纵分子内部的电子自旋，从而控制伴随OLED中激子形成而产生的电子传输过程。” 在他们的研究论文中，他们表示，预计“设计一种考虑到交换互动的设备可以实现具有较低工作电压的OLED”。
    97浏览量
    原文链接

  • 《半导体显示的下半场战事，中国大厂OLED生态初现》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2022-03-04
    • 京东方、华星光电、维信诺短期追赶三星的“不可能完成的任务”，只有一线战机，依赖国产手机大厂高端市场的快速崛起 文／智物科技评论 在经历8个月的下跌后，LCD面板价格已经无限逼近面板厂商的现金成本，数千亿元的投入让国内厂商在LCD行业中笑到了最后，但液晶显示行业周期性波动却让他们获得了一次“惨胜”。 困则思变，在LCD产业中无法走出周期律的中国面板厂商开始加注OLED产业的砝码，而国内手机行业也适时地抛出了橄榄枝。 2月28日晚间，荣耀在巴塞罗那发布了旗舰产品Magic 4系列。值得一提的是，独立后的荣耀虽然已经摆脱了国外断供的限制，却仍选择国内厂商京东方和维信诺作为Magic 4系列的屏幕供应商。 荣耀的选择并不是孤例，2月24日发布的OPPO Find X5同样搭载了由京东方供应的柔性四曲屏，这也是首款由国内面板厂商独供的OPPO旗舰机型。 华为、小米、OPPO、荣耀几大巨头都开始选择国产OLED作为自己部分高端产品的供应商。其间各有缘由，小米选择华星光电是因为双方的股权关系；华为选择京东方，实则是被逼无奈。 而OPPO、荣耀的选择则更透露着追求关键、核心供应链多元布局的战略意味。如今，国内大厂当中只有vivo还在观望，还未正式使用京东方等国产大厂的OLED屏幕。 或许是巧合，有产业链消息人士向《智物》（ID：IntellegenThings）透漏，京东方董事长陈炎顺前不久曾亲自到访深圳，老朋友华为之外，还与vivo、OPPO等公司高层相谈甚欢。照此进度，vivo也会很快转头，试验国产供应商。 国产大厂集体开始支持国内OLED供应商背后，一方面是对三星OLED暴政的不满。三星显示一贯态度强势，以及久居高位的报价有关，就连一向依赖韩厂OLED面板的苹果，自去年开始也大有扶持中国OLED产业的意味。 国产OLED的成长，必然依赖中国手机大厂的牵引 毫无疑问的是，国内手机厂商和面板厂商这种“结盟”式的合作关系，将高效推动国内OLED产业的发展，而苹果对于京东方等厂商的青睐也会让国产OLED面板成为行业主流。 不过，在国内OLED上游产业链严重匮乏的背景下，这样的发展模式究竟成色几何还有待商榷。毕竟在OLED产业中，材料端、设备端才是产业链中的“利润攫取者”，与LCD产业已基本实现国产化不同，国内在OLED产业链上游的积累几乎可以忽略不计。 中国OLED行业在这个风口下，需要的不仅是产能的扩充，更重要的是加大对于上游供应链的探索，如此才能在下一轮竞争中成为韩厂真正的有力对手。 “天下苦三星久矣” 尽管近年来京东方等国内厂商逐渐成为行业中最快速的增长极之一，但这仍然无法挑战三星显示的霸主地位。 根据群智咨询的统计，2021年第三季度全球OLED智能手机面板出货约1．2亿片，其中三星以72．3％的市场份额位列第一，排名第二的京东方市场份额仅为9．7％。 毫无疑问的是，在三星显示的OLED版图中，苹果发挥了极为关键的作用。在2021年全年1．69亿片的iPhone显示屏采购中，有超过9成来自于三星显示的供应。 这也让苹果在显示面板领域高度依赖于三星，使其议价能力受限。实际上三星几乎是唯一一家能够影响苹果利润获取的上游厂商，而苹果也当然不会甘愿如此。 2017年8月，《韩国经济日报》刊文称苹果投资了3万亿韩元（约合27亿美元）用于LGD的G6 AMOLED产线建设，苹果的目的也很明确，即扼制三星在AMOLED领域里一家独大的局面，以获得更大的议价权。 但LGD并没有像苹果想的一样成为扼制三星显示的主力军，甚至连质量都无法保证。 在iPhone 12发布后，有部分用户反应手机在暗屏状态下，屏幕会发出绿光，而苹果官方表示，之所以会出现这种问题，是因为LGD的屏幕存在一定的缺陷，后续会通过软件升级和系统更新的方式来解决。 折戟LGD的苹果并没有打消培育多供应商的策略，于是京东方在2020年开始走进苹果的视线，并顺利拿下了iPhone 13和iPhone的量产订单。 对于苹果而言，三星显示在OLED产业中的强势让其不得不在定价上做出让步，而国内厂商更是苦不堪言。 以2019年发布的两款旗舰机型为例：华为P30 Pro上搭载的京东方屏幕成本约为100美元，而小米10 Pro上搭载的三星显示屏成本直逼140美元。 虽然三星的OLED面板在屏幕素质和显示效果上要强于京东方，但两款旗舰产品的差价也确实太过于悬殊。 三星显示的高昂报价不仅让手机厂商不堪重负，也让国产OLED行业在市场渗透阶段就陷入价格战之中。 在2020年，中国大陆厂商的OLED面板出货量约1．4亿片，同比增长约60．1％，但如果对比这一时期的国内OLED面板销售额就会发现，市场的增长并没有完全惠及到面板厂商。 根据UBI Research的统计数据，从2020年第一季度到第四季度，中国大陆OLED面板销售额分别为7．19亿美元、7．01亿美元、7．33亿美元和6．29亿美元，在市场大幅增长的背景下，销售额甚至出现了同比下降。 材料之围，何时能破？ 国内OLED厂商在三星的压力下一次次刷低价格的同时，国内OLED产业也开始面临着巨大的亏损问题。 曾有产业链相关人士向《智物》（ID：IntellegenThings）透漏，目前国内面板厂商除京东方外，几乎都无法在小尺寸OLED业务上盈利。 其原因在于，一方面国内OLED产业迟迟无法解决的良率问题。NPD Display Search曾做过测算，当OLED产线的平均良率能够控制在60％时，面板厂即可达到良率平衡点，而如果良率大于80％，小尺寸OLED模组的成本就有望与小尺寸LCD模组齐平。 这意味着国内大多OLED产线的良率普遍无法达到60％，相比之下，三星显示的OLED产线平均良率已经超过80％。 另一方面，OLED产业的成本构成与LCD产业有着本质的区别， 在成本中占大头的设备、有机发光材料、IC驱动恰恰是国内OLED产业链中最薄弱的环节。 根据IHS Markit的统计，在LCD的制造成本中，人工成本占比28％，中国庞大的劳动力市场完全可以凭借这一项带来竞争优势，至于另一项成本占比24％的彩色滤光片和偏光片，中国大陆也有着非常成熟的供应体系。 但在OLED产业中，人工成本占比仅为9％，玻璃基板成本占比6％，与之对应的是35％的设备成本占比，以及23％的有机发光材料成本占比。 原材料和国产化设备的缺失，让国内OLED产业不得不在产业链中赚取最少的利润，同时承担着最高的资金风险。 相比之下，国外的上游厂商则借着国内OLED产业的东风赚得盆满钵满。 作为磷光OLED材料的发明者，通用显示器公司（Universal Display Corporation，简称UDC）在2021年的营业收入达到了5．54亿美元，同比增长29％，净利率更是达到了惊人的45％。 公开信息显示，自2016年8月开始，UDC先后与天马微电子、和辉光电、京东方、TCL华星、国显光电等全部从事OLED产业的中国大陆厂商签署了长期材料供应协议。 毫不夸张的说，如果没有UDC独家供应的R／G磷光发光材料，上述厂商的OLED面板生产可能都无法为继。 该公司CEO Steve Abramson在财报电话会议上直言道，“我们并没有意识到OLED产业中真正的垄断潜力”，他认为至2022年，UDC的毛利率将达到79％。 然而，就目前来看，国内上游产业链缺失所带来的影响，在短期内仍然无法消除，但国内手机厂商与面板厂之间愈发紧密的合作关系，却为OLED厂商打开了一扇大门 “产业同盟”会是答案吗？ 2018年10月，华为发布了Mate 20系列，成为第一家在旗舰手机上使用国产屏幕的中国厂商。站在事后的角度，我们可以推测出这是华为在有意扶持国内产业链，但在当时华为的这一举动并不被业界所理解。 另人意外的是，随后Mate 20系列发生的“品控问题”却让京东方成为受益者。 与iPhone 12一样，最早一批的Mate 20系列同样出现了“绿屏”，但经过市场统计，这部分机型几乎全部出自于LGD的屏幕，这也为国产OLED屏幕品质立下口碑。 随后，小米与TCL华星、中兴与维信诺、OPPO与京东方分别达成合作协议，国产OLED屏幕开始从幕后走向台前。 在这一过程中，国内手机厂商与面板厂商达成了一种高度合作关系，开始就新技术展开联合研发。 比如此前大热的屏下摄像技术，几乎目前所有商用的屏下摄像机型，都是面板厂和手机厂的合作成果，这在客观上解决了一个矛盾，即供应商已经越来越难实现手机厂商的要求，那些真正掌握核心技术的供应商也不会满足下游厂商的小批量出货需求。 国内面板厂与手机厂商间的合作则很好地解决了这一问题。 不过，如果从开辟市场的角度看，屏下摄像这种单个模组技术的革新还不足以说服消费者为国产OLED面板买单，但折叠屏或许是个不错的选择。 截至目前，华为和荣耀发布的折叠屏机型均搭载了京东方提供的屏幕，从市场反响来看，京东方已经成为手机厂商在折叠屏领域的优先选择。尽管此前OPPO发布的折叠屏手机亦获得了不错的口碑，但采用三星公版屏幕方案的代价也十分明显：手机厂商无法实现深度定制，同时机型开发的周期也被拉长。当然，折叠屏也不是国内面板厂商在OLED产业中的唯一出海口，因为这个领域的门槛的确较高。比如小米此前发布的折叠屏Mix Fold就因折痕严重、屏幕边框较大而被消费者诟病，其屏幕供应商TCL华星也成为众矢之的。 但抛开风险因素，“产业同盟”的合作模式的确为智能手机行业提出了新的方向，乃至扩展了国内的相关产业链。比如此前默默无闻的凯盛科技，华为在两年前就派出了技术团队，双方就UTG玻璃的量产工艺进行联合研发，这也帮助京东方解决了折叠屏易碎的问题，形成了三方合作共赢的局面。 可以确定的是，未来的OLED行业仍将是一个朝阳产业。Omdia预测，从2021年－2026年，OLED市场规模将从380．6亿美元增长至470．5亿美元，年复合增长率高达12％，新兴市场的开辟势必要由新技术和新趋势来主导，在这一过程中，“产业同盟”的发展模式，或许就是留给国内OLED产商的最优路径。
    97浏览量
    原文链接