港科大研发全球最高效量子棒发光二极管技术

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QRLED

映维网Nweon 2025年07月21日)据报道,香港科技大学工程学院的研究人员发明了世界最亮、最节能的量子棒发光二极管(Quantum Rod Light Emitting Diodes/QRLED)。相关的下一代QRLED在颜色三角形的顶部具有优化的深绿色发射,使显示具有前所未有的色彩纯度和最大的色域。

港科大研发全球最高效量子棒发光二极管技术

QR-LED是指直接利用电致发光的量子棒作为发光核心的主动发光显示技术,是下一代显示技术的有力竞争者,特别是在追求高色纯度、高效率和潜在偏振光输出方面,尤其包括AR/VR。

过去AR/VR设备的核心光学系统极度依赖偏振光,而传统光源(如OLED和Micro-LED)发出的都是非偏振光,导致巨大的光能浪费和设计复杂性。QR-LED的固有偏振光能从根本上解决这个问题(不再需要挡掉50%大量光线的偏振片)。这是由于量子棒的形状各向异性,当它们在电场激发下发光时,发出的光天然具有高度线偏振的特性,其偏振方向主要平行于量子棒的长轴方向。

换句话说,使用固有偏振的QR-LED光源可以简化光学设计,提高光利用效率,减少杂散光,提升对比度和图像质量。

当然,尽管有进步,但创建高效且明亮的绿色发光量子棒依然是一个巨大的挑战:由于低效的电荷注入,电子泄漏以及结构障碍阻碍电荷传输和稳定性,QRLED的绿色发射性能不如QLED。

为了解决所述问题,团队创新了一种采用定制核心梯度合金结构的新型绿色发光量子棒,使得外壳厚度最小。所述设计在颜色三角形的峰值位置实现了高度明亮的深绿色发射(515-525 nm),最大化了色域显示。

研究人员同时设计了具有均匀、光滑形态和较短长度的棒,使致密、无空隙的薄膜包装成为可能。进一步的创新包括更短的有机配体,双层空穴传输层,共同增强电荷平衡和抑制电子泄漏,以提高效率和稳定性。

他们表示:“我们通过精确设计量子棒的组成、形态、形状和配体结构,以及合理的器件空穴传输层工程,成功地开发了非常高效和明亮的绿色发光QRLED。”

总的来说,相关发明在以下方面实现了高性能:

  • 创纪录的效率:将电能转化为光的效率比以往任何时候都高,EQE达到24%,高于原来的22%。

  • 每能量无与伦比的亮度:每单位能量产生cd A⁻¹的亮度,优于所有现有的QRLED。

  • 超亮输出:峰值亮度超过500,000 cd m⁻²。

  • 寿命飞跃:运行稳定性超过22,000小时。

研究人员指出:“我们的研究表明,对纳米棒组成和工程的细致控制可以带来光电性能的颠覆性进步。这为具有前所未有的亮度和寿命的高分辨率,节能显示器铺平了道路。”

延伸阅读Highly Efficient and Stable Green Quantum Rod LEDs Enabled by Material and Charge Injection Engineering

但需要注意的是,目前QRLED的发展尚未成熟,高质量量子棒的合成、精确取向排列的工艺、全彩集成的方案都依然在研发阶段,距离成熟的大规模量产和成本控制有相当漫长的路要走。

本文链接https://news.nweon.com/131169
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