芯耀
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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)光過程分開進(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，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面，同時(shí)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(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，客戶選擇越來越多。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(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。” 為解決純度問題，關(guān)西學(xué)院大學(xué) Takuji Hatakeyama 教授領(lǐng)導(dǎo)的小組開發(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，它也有一個(gè)問題，設(shè)計(jì)中稱為 v-DABNA 的分子在工作時(shí)會(huì)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(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(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 分子的吸收波長非常接近其發(fā)射波長。
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(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(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定純藍(lán) OLED 發(fā)光的潛在材料，”Adachi 說道。
