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打破瓶颈,长寿命的高效“纯蓝光”OLED
原创 长光所Light中心 中国光学 收录于话题#OLED5#发光材料1
招募撰稿人/主笔
撰稿 | YUE(哈尔滨工业学 博士生)
OLED(Organic Light-Emitting Diode),又称为有机电激光显示、有机发光二极管,属于一种电流型的有机发光器件,具有厚度薄、响应速度快、驱动电压低、工作温度范围广、低能耗以及可制备柔性器件等优点,是当今国内外显示和照明领域研究的热点课题之一。
目前,人们对红光OLED和绿光OLED的研究已经趋于成熟,但对蓝光OLED的研究却一直较为滞后。
普遍存在以下三个问题:
(1)发光效率较低;
(2)使用寿命较短;
(3)材料成本较高。
艺术插图/图源:长春光机所,Light学术出版中心,新媒体工作组
在此背景下,日本九州大学的安达千波矢【⏬】研究团队基于热活化延迟荧光——TADF(thermally activated delayed fluorescence)及超荧光技术设计了一种具有高效率、窄带宽、强稳定性的纯蓝光OLED。与以前报道的具有相似色纯度的高效率OLED相比,研究人员在高亮度下获得了更长的使用寿命。
说明:因为之前的大部分研究提到的蓝光OLED,发射光谱较宽且多为蓝绿光OELD,所以这里强调纯蓝光OLED,与其区分。
图1 正在测试的长寿命高效的纯蓝光OLED
图源:日本九州大学
该成果以“Stable pure-blue hyperfluorescence organic light-emitting diodes with high-efficiency and narrow emission”为题发表在Nature Photonics。
TADF是利用热活化的方式实现荧光发射的一种材料,其本身不需要借助稀有金属便可实现接近100%的转换效率,因此被众多研究人员所青睐。但与此同时也存在一些其他问题:比如发射光谱较宽、色纯度较低等。
为了解决TADF电致发光色纯度的问题,日本九州大学的研究人员开发了一种新型天蓝色的TADF材料——HDT-1(TPh2Cz2DPhCzBN),并应用超荧光技术将一种窄带的蓝光发射材料——ν-DABNA(终端荧光掺杂材料)与HDT-1(辅助掺杂材料)共同沉积到基底中,这样便可使HDT-1产生的能量转移到ν-DABNA上,从而实现发射光由天蓝色到纯蓝色的颜色转换,如图2所示。
图2 新型纯蓝光OLED原理设计示意图
图源:日本九州大学
通过实验测试得知,这种新型的纯蓝光OLED表现出较高的性能:外部量子效率(EQE)可达27%、电致发光峰值为471nm、半峰全宽(FWHM)仅为18nm、CIE色坐标为(0.15,0.20),这足以证明该设备已经达到了高反射率、窄带宽的蓝光OLED的性能要求。
此外,研究人员进一步采用双单元堆叠串联的结构设计,并通过实验测试证明:在相同电流下,发射功率增加了一倍;在高亮度属性下,寿命增加了一倍。在中等强度下(峰值亮度的50%),该设备可以在10000个小时内保持其亮度。
图3 单单元和双单元蓝光OLED(结构示意图)
图源:Nature Photonics, 1-5. Fig S18
这种新型超荧光的纯蓝光OLED打破了现有蓝光OLED的技术瓶颈,尽管它的使用寿命对于实际应用而言仍然太短了,但是严格控制制造条件可以实现更长的使用寿命。因此这些初步结果为这种方法最终获得高效稳定的纯蓝光OLED指明了非常有希望的未来。在不久的将来,超荧光蓝光OLED可以替代当前的蓝光OLED,用于超高清显示器。
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).
论文地址
https://doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z
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原标题:《打破瓶颈!长寿命的高效“纯蓝光”OLED》
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