Ett forskarlag föreslår en ny design i djupblå organisk ljusemitterande diod (OLED) som realiserar en serie högeffektiva självlysande föreningar som är nära anpassade till BT.2020-standarden för blått ljus. Studien publicerades i Advanced Materials.
OLED-teknik, som kännetecknas av dess enastående egenskaper, finner utbredd tillämpning på smartphoneskärmar. Luminescerande material spelar en avgörande roll i OLED-enheter och påverkar deras effektivitet, färgrenhet och livslängd. Strävan efter material med blått ljus är särskilt viktigt eftersom de inte bara ger nödvändigt blått ljus för visning och belysning utan också underlättar genereringen av rött och grönt ljus.
Det aktuella målet inom bildskärmstekniken är att uppnå BT.2020 ultra-high definition (UHD) färgomfångsstandard, som specificerar standardfärgkoordinater (CIE) för blått ljus som (0,131, 0,046) för att möta kraven på UHD 4K/8K-skärmar . Detta innebär nya utmaningar i design av blått ljusavgivande material.
Forskare introducerade en innovativ strategi genom att införliva flera karbazoldonatorgrupper i elektronacceptorenheterna av multipel resonans (MR). Designen gav inte bara smalbandiga kortdistans laddningsöverföring exciterade tillstånd till blåljusmolekylerna utan reducerade också energinivåskillnaden mellan molekylens singlett- och tripletttillstånd.
Effektiviteten av denna design bekräftades ytterligare genom teoretiska beräkningar, som visar egenskaperna hos exciterade tillstånd för kortdistansladdningsöverföring för elektronacceptorenheter av MR-typ och bildandet av exciterade tillstånd för laddningsöverföring med lång räckvidd. Strukturell avslappning i det exciterade tillståndet undertrycktes effektivt av det exciterade tillståndet för kortdistansladdningsöverföring, vilket uppnådde smalbandig emission av djupblått ljus.
Samtidigt minskade forskarna energinivåskillnaden mellan molekylens singlett- och tripletttillstånd genom det exciterade tillståndet för långdistansladdningsöverföring, vilket förbättrade spin-orbit-kopplingen och avsevärt ökade molekylens omvända korsningshastighet mellan systemet.
Dessutom förhindrade de steriska hindereffekterna som inducerades av införandet av flera karbazoldonatorgrupper effektivt aggregeringen av MR-acceptorenheter, vilket gjorde det möjligt för molekylen att upprätthålla smalbandig emission av djupblått ljus.
OLED-enheter baserade på 5Cz-BO-molekylen uppnådde en maximal extern kvanteffektivitet på 22,8 % och ett CIE-värde på (0,163, 0,046), vilket nära matchade den nuvarande BT.2020-standarden för blått ljus. Vidare möjliggjorde den höga korsningshastigheten mellan systemet för 5Cz-BO dess användning som en sensibilisator, vilket resulterade i en maximal extern kvanteffektivitet på 33,1 % för sensibiliserade enheter.
Studien är redo att övervinna flaskhalsen när det gäller att uppnå optimal färgrenhet och effektivitet för djupblå OLED-enheter, avgörande för framtida UHD 4K/8K-skärmteknik.
Forskargruppen leddes av Prof. Cui Linsong från University of Science and Technology of China (USTC), i samarbete med andra forskare från University of Cambridge och Beijing Information Science and Technology University.
Mer information: Rui‐Zhi An et al, Excited‐state Engineering möjliggör effektiva djupblå ljusemitterande dioder som uppvisar BT.2020 färgomfång, avancerat material (2024). DOI:10.1002/adma.202313602
Journalinformation: Avancerat material
Tillhandahålls av University of Science and Technology i Kina
