芯耀
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CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊，根據(jù)日媒 Photonics 報道，2021 年 1 月 5 日，九州大學的研究人員介紹了一種新型藍色發(fā)光材料，該發(fā)光材料可以推動實現(xiàn)高效 OLED 顯示器的研制，另外，這種發(fā)光材料發(fā)出的光還沒有質(zhì)量和純度的損失。這種發(fā)光材料由多種有機發(fā)光分子組成，可以將能量轉(zhuǎn)換和發(fā)光過程分開進而最終實現(xiàn)高效率藍色發(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)于其他顯示技術的優(yōu)勢，比如可以關閉單個像素，這一點可以讓輕薄柔性的顯示器顯示更出色的黑色畫面，同時還能夠降低功耗。不過，它也存在一些很棘手的問題，比如目前 OLED 領域高純度、高發(fā)光效率藍色發(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發(fā)光材料已經(jīng)商業(yè)化，客戶選擇越來越多。但是，可以發(fā)出更高能量藍色光的有機發(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，成本和壽命之間進行取舍，” Kin-Yiu Chan，他是吉壽湖大學 OPERA（有機光子學和電子學研究中心）的研究員，也是這項研究的作者。 目前，基于熒光的穩(wěn)定藍光發(fā)光材料廣泛應用于 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現(xiàn) 100％的量子效率，不過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 TADF（熱激活延遲熒光）模式發(fā)光的有機材料分子。盡管這種材料不需要上述稀有金屬就可以實現(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，綠色和藍色像素的發(fā)光純度直接相關。” OPERA 負責人 Chihaya Adachi 表示，“如果這些材料發(fā)出的藍光純度不夠高，為了保證顯示器的顏色重現(xiàn)范圍則需要使用濾光片，這就會造成產(chǎn)品功耗的提升。” 為解決純度問題，關西學院大學 Takuji Hatakeyama 教授領導的小組開發(fā)了一種非常有前景的設計，可實現(xiàn)高效純藍色 TADF 有機發(fā)光。
不過，它也有一個問題，設計中稱為 v-DABNA 的分子在工作時會迅速退化。 通過與 Hatakeyama 合作，OPERA 研究人員發(fā)現(xiàn)，通過將這種 v-DABNA 分子與 OPERA 開發(fā)的作為中間高速能量轉(zhuǎn)換器的其他 TADF 分子結合，可以在維持高純度發(fā)光的同時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 研究人員田中正樹說，“不過，v-DABNA 分子轉(zhuǎn)換高能三重態(tài)為單重態(tài)的速度會慢一些，要知道，這種三重態(tài)是材料退化的重要因素。
為了更快地擺脫這一存在退化風險的三重態(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)出天藍色的光。它可以將許多處于高能態(tài)的單線態(tài)轉(zhuǎn)移到 v-DABNA，以實現(xiàn)快速純藍色發(fā)光。 “與大多數(shù)發(fā)光材料相比，v-DABNA 分子的吸收波長非常接近其發(fā)射波長。
實際上，正是這一獨特的性質(zhì)讓這種材料可以從寬光譜中吸收大量能量，接著再發(fā)出高純度藍色光，”Chan 說道。 與以前報道的具有相似色純度的高效 OLED 發(fā)光材料相比，這種稱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的使用壽命。研究方案中的這種結構實際上將兩種發(fā)光材料堆疊在了一起，在相同電流驅(qū)動下可以發(fā)出成倍能量的光。 研究人員估計，在中等亮度下，這種器件的 L50 壽命可以達到 10,000 個小時。
“盡管這一效果還遠不能滿足實際應用的需求，但是如果可以嚴格控制制造條件我們可以制造出更長使用壽命的器件，所以可以說，這些初步成果已經(jīng)給我們展示了一種實現(xiàn)高效穩(wěn)定純藍 OLED 發(fā)光的潛在材料，”Adachi 說道。
