行家说Display
LED新型显示产业智库
关注公众号
第三代OLED荧光材料大PK(内含融资项目)
OLEDindustry · 2018-04-25
OLED发光材料经过这么多年的技术迭代,经历了第一代荧光,第二代磷光,以及目前比较热门的第三代热活化延迟荧光(TADF)
有机材料的激发态分为单重态和三重态。当电子受激发跃迁时,有25%的电子会处于单重态,75%的电子会处于三重态。单重态向基态跃迁所发出的光称为荧光,三重态向基态跃迁所发出的光称为磷光。如下是激子弛豫路径。
第三代OLED荧光材料大PK(内含融资项目)
由于第一代荧光材料IQE最高最有25%,因此效率上不是很理想,而第二代的磷光材料必须使用到铱、铂等贵金属,虽然效率上有很好的表现,但是从成本和环保等方面考虑,也不算理想的终极发光材料。
那如何在不使用重金属的同时又能达到100%的内量子效率呢。九州大学教授安达千波矢在2012年发表的《Nature》文章给出了答案:TADF。
安达教授通过减少分子电子轨道中的最高占据轨道(HOMO)和最低未占轨道(LUMO)的重叠,制备出三重态和单重态只有100meV以下ΔEST的荧光材料,而且分子的HOMO和LUMO的重叠越少,ΔEST越小。
那TADF里的热激活是什么意思呢,这是因为ΔEST即使很小,也是有一定差距的,电子需要一个外力从三重态跨越到单重态,这个外力便是热量。热量本身就是一种能量,温度越高,电子越容易跨越到单重态。虽然理论上100%的电子都可以从三重态逆系间跨越到单重态,但实际情况下并不是,这取决于单位时间内从单重态跃迁到基态的电子数目和三重态跨越到单重态的电子数目的比例,如果三重态的电子不快速跨越到单重态,它就会逐渐以发热等不发光的方式回到基态,产生能量的损失。
除效率以外,还有颜色。TADF材料的发光颜色可自由设计,以苯二腈为基础,通过选择对其进行修饰的咔唑基的数量、结合位置以及咔唑基的修饰基,可以选择发光颜色。安达教授的实验室已经制备出蓝色、绿色、黄绿色、红色、黄色和橙色等发光色,涵盖显示和照明所需的所有光色。
第三代OLED荧光材料大PK(内含融资项目)
但是量产为何还见不到TADF的材料呢,因为TADF材料还存在致命的缺陷:
1. 蓝光材料寿命
虽然黄色、绿色材料的寿命已无太大问题,但最受关注的蓝色材料寿命却远未达到量产要求,以目前研发走在最前端的两家TADF材料公司Kyulux和CYNORA来看,Kyulux的蓝光寿命可以做到200小时(LT95 500cd/m2)和600小时(LT80 500cd/m2),CYNORA可以做到420小时(LT80 500cd/m2),不过两家公司的技术路线不同,时间数值上没有可比性,我们看一个材料性能优劣还是需要在相同器件结构,以及相同的周边功能层材料下来看。
2.光谱宽度
对于显示领域来讲,TADF材料的光谱太宽了,发出的光色不纯。因此要么能开发出一个光谱很窄的材料,要么通过掺杂工艺,使得色纯度变得更纯。
第三代OLED荧光材料大PK(内含融资项目)
杂化态热激子超荧光
杂化态热激子过程从原理上解决了TADF机理同时实现T1→S1激子高转化速率与S1态激子高辐射速率自相冲突的难题。一方面收获最大化的T→S激子转化效率,另一方面保证最大化的S1→S0辐射发光效率,实现最大化有机电致发光效率。要实现“hot-CT”策略,设计的分子首先需同时具有LE和CT激发态特征,即分子内杂化局域-电荷转移(HLCT)激发态)特征,且CT能量高于LE激发态,具体要求如下:(1)S1和T1具有显著LE激发态特征,大的电子/空穴波函数重叠保证S1态高的辐射跃迁几率;(2)“hot-CT 激子”的Sn和Tm具有显著CT激发态特征,CT态小的电子/空穴波函数重叠保证足够小的⊿EST(Sn/Tm),使得RISC (Tm→Sn)能够高速进行。保证此机理生效的重要前提,Tm与Tm-1之间需要足够大的能隙,以有效降低内转换过程速率(与正常荧光速率相当),使得RISC(Tm→Sn)速率足够与三线态激子内转换过程速率Tm→Tm-1抗衡竞争,最终导致三线态激子的弛豫路径发生改变,偏离T1态。加之动力学平衡因素,高浓度的三线态激子转变成S1态。因此,热激子的特点为:(1)激子转化与激子辐射通道完全分离,hot-CT负责T→S激子转化,cold-LE 激子负责辐射发光,理论上可同时实现高激子利用和高激子辐射;(2)由于Tm与Tm-1大的能隙差的挡板作用,三线态激子弛豫受阻,有效避免了T1激子的生成和积累,克服了TTA导致器件在高电流密度下效率滚降严重的问题。
所谓的超荧光是把荧光材料和杂化态热激子材料结合在一起,在此之前,成本、效率和稳定性是发光材料三个重点,实际上荧光材料是非常纯的颜色,杂化态热激子材料一方面把颜色聚在一起,结合起来是一石四鸟,材料里的能源在T1和S1,能源移到附近里的荧光里进行转移,自己不发光,但是把这些收集起来的能源输入到荧光材料中,这是很简单的做法,在发光层里原来是有发光材料的,现在再加一种,通过某一种配方,让它蒸镀起来就可以做到了。
这样既能实现超高的激子利用效率,又能在稳定性和寿命上有一个非常好的表现,实现新一代荧光发光技术!
第三代OLED荧光材料大PK(内含融资项目)
新一代OLED蓝光材料的开发已迫在眉睫!
辰筱光电已经实现了我国自主知识产权的杂化态热激子技术机理的蓝光荧光材料的开发,在效率,色纯度,稳定性上表现优异,目前已在某主流面板厂商获得高度的评价和认可。已在进一步优化和验证工作,预计将在未来一年内有机会实现产业化,辰筱光电CEO李欧迪表示,公司目前正在融资,也希望能与业界同行合作共同开发和推进产业化进程,欢迎各位找我们合作!
第三代OLED荧光材料大PK(内含融资项目)
相关标签
最新活动
往届回顾