日本团队研发超荧光蓝色发光材料，实现OLED高效高纯蓝光

CINNO Research 产业资讯，根据日媒 Photonics 报道，九州大学的研究人员介绍了一种新型蓝色发光材料，该发光材料可以推动实现高效 OLED 显示器的研制，另外，这种发光材料发出的光还没有质量和纯度的损失。这种发光材料由多种有机发光分子组成，可以将能量转换和发光过程分开进而最终实现高效率蓝色发光。 

另外，这种方案还不需要使用贵重的稀有金属材料。 OLED 拥有许多优于其他显示技术的优势，比如可以关闭单个像素，这一点可以让轻薄柔性的显示器显示更出色的黑色画面，同时还能够降低功耗。不过，它也存在一些很棘手的问题，比如目前 OLED 领域高纯度、高发光效率蓝色发光材料的研制非常困难。

“目前，高纯度和发光效率的红色与绿色有机发光材料已经商业化，客户选择越来越多。但是，可以发出更高能量蓝色光的有机发光材料还非常有挑战性，研究人员几乎总是需要在效率，色纯度，成本和寿命之间进行取舍，” Kin-Yiu Chan，他是吉寿湖大学 OPERA（有机光子学和电子学研究中心）的研究员，也是这项研究的作者。 目前，基于荧光的稳定蓝光发光材料广泛应用于 OLED 显示器的制造，尽管它的发光效率很低。另一方面，磷光发光材料理想情况下可以实现 100％的量子效率，不过这种材料需要使用很贵重的稀有金属，比如铱和铂，另外它们的工作寿命也很有限。  为了找到替代方案，OPERA 的研究人员一直在研究通过 TADF（热激活延迟荧光）模式发光的有机材料分子。尽管这种材料不需要上述稀有金属就可以实现高效率发光，但是它们所发出光的光谱普遍非常宽（颜色纯度低）。 

 “显示器可以重现的颜色范围与红色，绿色和蓝色像素的发光纯度直接相关。” OPERA 负责人 Chihaya Adachi 表示，“如果这些材料发出的蓝光纯度不够高，为了保证显示器的颜色重现范围则需要使用滤光片，这就会造成产品功耗的提升。” 为解决纯度问题，关西学院大学 Takuji Hatakeyama 教授领导的小组开发了一种非常有前景的设计，可实现高效纯蓝色 TADF 有机发光。

不过，它也有一个问题，设计中称为 v-DABNA 的分子在工作时会迅速退化。 通过与 Hatakeyama 合作，OPERA 研究人员发现，通过将这种 v-DABNA 分子与 OPERA 开发的作为中间高速能量转换器的其他 TADF 分子结合，可以在维持高纯度发光的同时大大提高其使用寿命。 “在这种方案下，四分之三的电荷在 OLED 中结合在一起并形成三重态，TADF 分子可以将这些不发光的三重态转化为发光的单重态，”与 Chan 紧密合作的 OPERA 研究人员田中正树说，“不过，v-DABNA 分子转换高能三重态为单重态的速度会慢一些，要知道，这种三重态是材料退化的重要因素。

为了更快地摆脱这一存在退化风险的三重态，我们加入了 TADF 中间分子，它可以更快地将三重态转化为单重态。” 尽管中间分子可以快速转换三重态，但它具有宽广的发射光谱，发出天蓝色的光。它可以将许多处于高能态的单线态转移到 v-DABNA，以实现快速纯蓝色发光。 “与大多数发光材料相比，v-DABNA 分子的吸收波长非常接近其发射波长。

实际上，正是这一独特的性质让这种材料可以从宽光谱中吸收大量能量，接着再发出高纯度蓝色光，”Chan 说道。 与以前报道的具有相似色纯度的高效 OLED 发光材料相比，这种称为超荧光的方法让研究人员能够在高亮度条件下获得更长的使用寿命。研究方案中的这种结构实际上将两种发光材料堆叠在了一起，在相同电流驱动下可以发出成倍能量的光。 研究人员估计，在中等亮度下，这种器件的 L50 寿命可以达到 10,000 个小时。 

“尽管这一效果还远不能满足实际应用的需求，但是如果可以严格控制制造条件我们可以制造出更长使用寿命的器件，所以可以说，这些初步成果已经给我们展示了一种实现高效稳定纯蓝 OLED 发光的潜在材料，”Adachi 说道。