九州大学打破瓶颈设计出长寿命“纯蓝光”OLED

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。

 

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。

 

 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。  

 

原文标题：打破瓶颈！长寿命的高效“纯蓝光”OLED

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责任编辑：haq