CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊，根據(jù)日媒 Photonics 報(bào)道，2021 年 1 月 5 日，九州大學(xué)的研究人員介紹了一種新型藍(lán)色發(fā)光材料，該發(fā)光材料可以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效 OLED 顯示器的研制，另外，這種發(fā)光材料發(fā)出的光還沒(méi)有質(zhì)量和純度的損失。這種發(fā)光材料由多種有機(jī)發(fā)光分子組成，可以將能量轉(zhuǎn)換和發(fā)光過(guò)程分開(kāi)進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)高效率藍(lán)色發(fā)光。 

另外，這種方案還不需要使用貴重的稀有金屬材料。 OLED 擁有許多優(yōu)于其他顯示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，比如可以關(guān)閉單個(gè)像素，這一點(diǎn)可以讓輕薄柔性的顯示器顯示更出色的黑色畫(huà)面，同時(shí)還能夠降低功耗。不過(guò)，它也存在一些很棘手的問(wèn)題，比如目前 OLED 領(lǐng)域高純度、高發(fā)光效率藍(lán)色發(fā)光材料的研制非常困難。

“目前，高純度和發(fā)光效率的紅色與綠色有機(jī)發(fā)光材料已經(jīng)商業(yè)化，客戶(hù)選擇越來(lái)越多。但是，可以發(fā)出更高能量藍(lán)色光的有機(jī)發(fā)光材料還非常有挑戰(zhàn)性，研究人員幾乎總是需要在效率，色純度，成本和壽命之間進(jìn)行取舍，” Kin-Yiu Chan，他是吉壽湖大學(xué) OPERA（有機(jī)光子學(xué)和電子學(xué)研究中心）的研究員，也是這項(xiàng)研究的作者。 目前，基于熒光的穩(wěn)定藍(lán)光發(fā)光材料廣泛應(yīng)用于 OLED 顯示器的制造，盡管它的發(fā)光效率很低。另一方面，磷光發(fā)光材料理想情況下可以實(shí)現(xiàn) 100％的量子效率，不過(guò)這種材料需要使用很貴重的稀有金屬，比如銥和鉑，另外它們的工作壽命也很有限。  為了找到替代方案，OPERA 的研究人員一直在研究通過(guò) TADF（熱激活延遲熒光）模式發(fā)光的有機(jī)材料分子。盡管這種材料不需要上述稀有金屬就可以實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)光，但是它們所發(fā)出光的光譜普遍非常寬（顏色純度低）。 

 “顯示器可以重現(xiàn)的顏色范圍與紅色，綠色和藍(lán)色像素的發(fā)光純度直接相關(guān)。” OPERA 負(fù)責(zé)人 Chihaya Adachi 表示，“如果這些材料發(fā)出的藍(lán)光純度不夠高，為了保證顯示器的顏色重現(xiàn)范圍則需要使用濾光片，這就會(huì)造成產(chǎn)品功耗的提升。” 為解決純度問(wèn)題，關(guān)西學(xué)院大學(xué) Takuji Hatakeyama 教授領(lǐng)導(dǎo)的小組開(kāi)發(fā)了一種非常有前景的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)高效純藍(lán)色 TADF 有機(jī)發(fā)光。

不過(guò)，它也有一個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)中稱(chēng)為 v-DABNA 的分子在工作時(shí)會(huì)迅速退化。 通過(guò)與 Hatakeyama 合作，OPERA 研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將這種 v-DABNA 分子與 OPERA 開(kāi)發(fā)的作為中間高速能量轉(zhuǎn)換器的其他 TADF 分子結(jié)合，可以在維持高純度發(fā)光的同時(shí)大大提高其使用壽命。 “在這種方案下，四分之三的電荷在 OLED 中結(jié)合在一起并形成三重態(tài)，TADF 分子可以將這些不發(fā)光的三重態(tài)轉(zhuǎn)化為發(fā)光的單重態(tài)，”與 Chan 緊密合作的 OPERA 研究人員田中正樹(shù)說(shuō)，“不過(guò)，v-DABNA 分子轉(zhuǎn)換高能三重態(tài)為單重態(tài)的速度會(huì)慢一些，要知道，這種三重態(tài)是材料退化的重要因素。

為了更快地?cái)[脫這一存在退化風(fēng)險(xiǎn)的三重態(tài)，我們加入了 TADF 中間分子，它可以更快地將三重態(tài)轉(zhuǎn)化為單重態(tài)。” 盡管中間分子可以快速轉(zhuǎn)換三重態(tài)，但它具有寬廣的發(fā)射光譜，發(fā)出天藍(lán)色的光。它可以將許多處于高能態(tài)的單線(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)移到 v-DABNA，以實(shí)現(xiàn)快速純藍(lán)色發(fā)光。 “與大多數(shù)發(fā)光材料相比，v-DABNA 分子的吸收波長(zhǎng)非常接近其發(fā)射波長(zhǎng)。

實(shí)際上，正是這一獨(dú)特的性質(zhì)讓這種材料可以從寬光譜中吸收大量能量，接著再發(fā)出高純度藍(lán)色光，”Chan 說(shuō)道。 與以前報(bào)道的具有相似色純度的高效 OLED 發(fā)光材料相比，這種稱(chēng)為超熒光的方法讓研究人員能夠在高亮度條件下獲得更長(zhǎng)的使用壽命。研究方案中的這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上將兩種發(fā)光材料堆疊在了一起，在相同電流驅(qū)動(dòng)下可以發(fā)出成倍能量的光。 研究人員估計(jì)，在中等亮度下，這種器件的 L50 壽命可以達(dá)到 10,000 個(gè)小時(shí)。 

“盡管這一效果還遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求，但是如果可以嚴(yán)格控制制造條件我們可以制造出更長(zhǎng)使用壽命的器件，所以可以說(shuō)，這些初步成果已經(jīng)給我們展示了一種實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定純藍(lán) OLED 發(fā)光的潛在材料，”Adachi 說(shuō)道。