由日本九州大学的研究人员开发的高效、纯蓝色有机发光二极管(oled)正在进行测试，以测量它们的寿命。基于双分子过程发光的超荧光技术，oled能发出纯蓝色的光，并且与其他高效器件相比，寿命显著提高，而这一切都无需使用昂贵的金属原子。图片来源:九州大学田中正明
一种新的方法有望克服使用有机发光二极管的显示器的蓝色发射瓶颈。
日本的研究人员通过一种新的发射器分子组合，展示了一种有望最终克服有机发光二极管显示器面临的主要挑战的新方法:一种与红色和绿色发光二极管的卓越性能相匹配的蓝色光源。
通过在两个分子之间分裂能量转换和发射过程，研究人员获得了高效产生纯蓝色发射的设备，在相对较长的时间内保持亮度，并且缺乏任何昂贵的金属原子——这是迄今为止很难同时获得的一组特性。
有机发光二极管(简称oled)以其鲜艳的颜色和形成薄而灵活的器件的能力而广受赞誉，它利用含碳分子将电能转化为光。
与LCD技术不同的是，LCD技术利用液晶选择性地阻挡覆盖多个像素的过滤背光的发射，OLED显示屏上独立的红色、绿色和蓝色发射像素可以单独完全打开和关闭，产生更深的黑色，并降低功耗。
然而，蓝色oled在效率和稳定性方面一直是一个瓶颈。
九州大学有机光子学和电子研究中心(OPERA)的研究员陈金耀(Chin-Yiu Chan)说:“有越来越多的红色和绿色oled具有出色的性能，但发射高能蓝光的设备更具有挑战性，几乎总是在效率、颜色纯度、成本和寿命之间进行权衡。”陈金耀是该研究结果报告的作者。
虽然基于荧光技术的稳定蓝色发射器经常用于商业显示器，但它们的最大效率很低。所谓的磷光发射器可以达到100%的理想量子效率，但它们通常表现出较短的工作寿命，并需要昂贵的金属，如铱或铂。
作为替代方案，OPERA研究人员一直在开发基于热激活延迟荧光过程发光的分子，通常简称为TADF，这种分子可以在没有金属原子的情况下获得优异的效率，但通常会发出包含更广泛颜色范围的发光。
“显示器能产生的颜色范围与红、绿、蓝像素的纯度直接相关，”OPERA总监千叶安达解释道。“如果蓝色发射物在光谱较窄的情况下不纯净，就需要滤镜来提高颜色的纯度，但这浪费了排放的能量。”
最近，宽西学院大学的Takuji Hatakeyama团队报告了一种很有希望的方法来克服纯度问题，该方法基于一种高效的纯蓝色TADF发射器的独特分子设计，但这种名为“γ - dabna”的分子在运行中会迅速降解。
与Hatakeyama合作，OPERA的研究人员现在发现，通过将ν-DABNA与OPERA开发的额外TADF分子作为中间的、高速的能量转换器，可以在获得窄发射的同时，极大地提高寿命。
“在oled中，四分之三的电荷结合在一起形成三联态，而TADF分子可以将这些不发射的三联态转化为发光的单线态，”OPERA研究人员田中正树解释道，他曾与陈教授在这项研究中密切合作。
然而，ν-DABNA在转换高能三胞胎方面有些缓慢，这往往在降解中起作用。为了更快地摆脱危险的三胞胎，我们加入了一个中间TADF分子，它可以更快地将三胞胎转化为单核苷酸。”
虽然中间体分子快速地将三联态转化为单线态，但它有一个宽的发射光谱，产生天蓝色的发射。尽管如此，中介可以将其许多处于高能状态的单线态转移到ν-DABNA，实现快速纯净的蓝色发射。
“与大多数发射器相比，ν-DABNA可以吸收的波长与它发出的颜色非常接近。这种独特的特性使它能够从宽发射介质接收大部分能量，并仍然发出纯蓝色，”Chan说。
使用这种被称为超荧光的双分子方法，研究人员在高亮度下获得了更长的工作寿命，比之前报道的具有类似颜色纯度的高效oled更长的工作寿命。
Hatakeyama说:“这种方法可以延长我们之前开发的分子的纯蓝色辐射的寿命，这真的很令人兴奋。”
采用串联结构，基本上是将两个设备堆叠在一起，有效地使相同电流的发射增加一倍，在高亮度下寿命几乎增加了一倍，研究人员估计，在中等强度下，设备可以保持50%的亮度超过1万小时。
安达立说:“虽然这对于实际应用来说还太短，但严格控制制造条件往往会导致更长的寿命，所以这些初步结果表明，这种方法最终获得高效、稳定的纯蓝色OLED的前景非常光明。”
陈补充说:“在不久的将来，我希望蓝色超荧光oled可以取代目前用于超高清显示器的蓝色oled。”
资助项目:教育部、文体部、科技部区域创新生态系统建设项目
