深圳大学研究人员在面向超高清显示的深蓝光OLED研究上取得进展
时间：2024-09-04 来源：中国照明网 作者：网络转载
有机发光二极管(OLEDs)作为新一代平板显示技术已广泛使用在中小尺寸显示屏上。高清化是显示技术发展的趋势之一，也对OLED发光材料提出了更高的要求。窄谱带发射的OLEDs材料和器件是获得高色纯度和高饱和画质从而满足高清化显示要求的关键。众所周知，蓝光发光材料一直是OLED显示技术中的关键和瓶颈，研发高色纯度的有机窄光谱蓝光材料可谓是难上加难，面临诸多挑战。
2024年8月19日，深圳大学杨楚罗教授团队在国际著名期刊Nature Photonics(《自然·光子学》)上发表题为“Deep-blue organic light-emitting diodes for ultrahigh-definition displays”(面向超高清显示的深蓝光有机发光二极管)的研究论文。值得一提的是，2022年杨楚罗教授团队曾在Nature Photonics报道了基于含硒热活化延迟荧光材料的OLEDs(Nat. Photon., 2022, 16, 803–810，点击阅读详细)，本文是他们在该期刊上发表的有关窄光谱发光材料与器件的第二篇研究论文。
杨楚罗教授团队针对硼、氮杂稠环结构的多重共振热活化延迟荧光(MR-TADF)材料提出了一种“共振骨架拓展协同扭曲构型”的分子设计策略，构建了新型的窄光谱蓝光发光分子，其兼具高刚性结构、强旋轨耦合和最小化的成键/反键轨道特性，实现了极窄的发光光谱和快速的自旋翻转。实验结果显示，最优分子在甲苯稀溶液中展现出峰值位于458 nm的深蓝光发射和仅12 nm的半峰全宽(FWHM)，而反向系间窜越速率常数(kRISC)高达2.29 × 106 s−1。相应OLED器件FWHM低至14 nm，色坐标为(0.141, 0.050)，外量子效率高达39.2%。通过进一步优化器件结构，敏化型叠层器件实现了74.5%的超高外量子效率(EQE)和较低的效率滚降。
分子设计策略和相关理论研究结果如Fig. 1所示。基于双硼化合物DPA-B2，作者构筑了三硼及四硼MR-TADF发光分子DPA-B3和DPA-B4。理论计算表明：(1)共振骨架的拓展有效促进了分子内短程电荷转移，使前线分子轨道更加离域，DPA-B4的单、三重态能级差(ΔEST)显著降低;(2)氧原子的引入使DPA-B4的S1态能量(3.12 eV)仅较DPA-B2(3.26 eV)及DPA-B3(3.19 eV)略有红移，保持了其深蓝光发射特性;(3)DPA-B4中高频振动模式得到抑制，体系重组能明显低于其它分子，有助于光谱窄化及肩峰抑制;(4)扭曲的分子骨架使DPA-Bn呈现出较大的激发态旋轨耦合因子。
作者进一步对蓝光MR-TADF材料的电致发光性能进行了深入研究。基于DPA-B4的二元OLED器件不仅满足BT.2020蓝光标准，还表现出卓越的电致发光性能，对应EQEmax/1000为39.2%/28.7%，FWHM仅为14 nm。TADF敏化剂的引入不仅进一步提高了OLED器件效率(EQEmax/1,000达44.6%/38.8%)，同时仍然保持窄光谱发射特性。在此基础上，通过构建敏化型叠层器件，EQEmax/1,000进一步提升至74.5%/65.3%。
该研究成功实现了OLED在深蓝光区域色纯度和发光效率的突破，为广色域超高清OLED显示迈出了重要一步。
