打破瓶頸!長壽命的高效「純藍光」OLED

2021-03-05 中國光學


招募撰稿人/主筆

撰稿 | YUE（哈爾濱工業學 博士生）

OLED（Organic Light-Emitting Diode），又稱為有機電雷射顯示、有機發光二極體，屬於一種電流型的有機發光器件，具有厚度薄、響應速度快、驅動電壓低、工作溫度範圍廣、低能耗以及可製備柔性器件等優點，是當今國內外顯示和照明領域研究的熱點課題之一。

目前，人們對紅光OLED和綠光OLED的研究已經趨於成熟，但對藍光OLED的研究卻一直較為滯後。

（1）發光效率較低；

（2）使用壽命較短；

藝術插圖/圖源：長春光機所，Light學術出版中心，新媒體工作組在此背景下，日本九州大學的安達千波矢【⏬拓展連結】研究團隊基於熱活化延遲螢光——TADF（thermally activated delayed fluorescence）及超螢光技術設計了一種具有高效率、窄帶寬、強穩定性的純藍光OLED。與以前報導的具有相似色純度的高效率OLED相比，研究人員在高亮度下獲得了更長的使用壽命。說明：因為之前的大部分研究提到的藍光OLED，發射光譜較寬且多為藍綠光OELD，所以這裡強調純藍光OLED，與其區分。該成果以「Stable pure-blue hyperfluorescence organic light-emitting diodes with high-efficiency and narrow emission」為題發表在Nature Photonics。TADF是利用熱活化的方式實現螢光發射的一種材料，其本身不需要藉助稀有金屬便可實現接近100%的轉換效率，因此被眾多研究人員所青睞。但與此同時也存在一些其他問題：比如發射光譜較寬、色純度較低等。為了解決TADF電致發光色純度的問題，日本九州大學的研究人員開發了一種新型天藍色的TADF材料——HDT-1（TPh2Cz2DPhCzBN），並應用超螢光技術將一種窄帶的藍光發射材料——ν-DABNA（終端螢光摻雜材料）與HDT-1（輔助摻雜材料）共同沉積到基底中，這樣便可使HDT-1產生的能量轉移到ν-DABNA上，從而實現發射光由天藍色到純藍色的顏色轉換，如圖2所示。

通過實驗測試得知，這種新型的純藍光OLED表現出較高的性能：外部量子效率（EQE）可達27%、電致發光峰值為471nm、半峰全寬（FWHM）僅為18nm、CIE色坐標為（0.15，0.20），這足以證明該設備已經達到了高反射率、窄帶寬的藍光OLED的性能要求。此外，研究人員進一步採用雙單元堆疊串聯的結構設計，並通過實驗測試證明：在相同電流下，發射功率增加了一倍；在高亮度屬性下，壽命增加了一倍。在中等強度下（峰值亮度的50%），該設備可以在10000個小時內保持其亮度。

圖源：Nature Photonics, 1-5. Fig S18這種新型超螢光的純藍光OLED打破了現有藍光OLED的技術瓶頸，儘管它的使用壽命對於實際應用而言仍然太短了，但是嚴格控制製造條件可以實現更長的使用壽命。因此這些初步結果為這種方法最終獲得高效穩定的純藍光OLED指明了非常有希望的未來。在不久的將來，超螢光藍光OLED可以替代當前的藍光OLED，用於超高清顯示器。

文章信息

Chan, CY., Tanaka, M., Lee, YT. et al. Stable pure-blue hyperfluorescence organic light-emitting diodes with high-efficiency and narrow emission. Nat. Photonics (2021).

論文地址

https://doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z

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