成本降低、污染減少！最新顯示屏材料研究取得突破性進(jìn)展

在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，透過一方小小的顯示屏幕，成千上萬條信息在奔涌，對(duì)大尺寸屏幕要求與日俱增，如何在大尺寸屏幕應(yīng)用中降低顯示屏成本，雙極藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光主體材料是關(guān)鍵。

記者7月14日從黑龍江大學(xué)獲悉，近日，該校許輝教授領(lǐng)銜的磷基光電功能材料科研團(tuán)隊(duì)對(duì)雙極藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光主體材料研究取得突破性進(jìn)展，研究證明可以用雙極主體材料改善器件性能，從而解決現(xiàn)有有機(jī)電致發(fā)光器件成本高、污染環(huán)境、發(fā)光猝滅的難題。相關(guān)成果7月5日發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《細(xì)胞》(Cell)的自然科學(xué)類子刊《Chem》上。

三代“成員”的變革

破解顯示屏高成本難題的關(guān)鍵角色藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光主體材料，也就是熱激發(fā)延遲熒光主體材料，是作為發(fā)光體來構(gòu)建有機(jī)電致發(fā)光器件。有機(jī)電致發(fā)光器件經(jīng)歷了三代“成員”的變革，目前有機(jī)電致發(fā)光器件器件所采用的貴金屬配合物類磷光染料不僅成本高而且污染環(huán)境。新一代熱激發(fā)延遲熒光有機(jī)電致發(fā)光器件在保留上一代磷光有機(jī)電致發(fā)光器件高效率的同時(shí)，采用純有機(jī)分子發(fā)光材料，從而解決了上述問題。但熱激發(fā)延遲熒光材料往往具有更高的極性，從而引起更為嚴(yán)重的發(fā)光猝滅現(xiàn)象，必須采用主體基質(zhì)加以分散以抑制這種猝滅效應(yīng)。許輝團(tuán)隊(duì)認(rèn)為高性能熱激發(fā)延遲熒光主體材料的開發(fā)對(duì)熱激發(fā)延遲熒光有機(jī)電致發(fā)光器件的實(shí)際應(yīng)用具有決定性的意義，因而尋找藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光的主體材料成為許輝教授和團(tuán)隊(duì)攻克的重點(diǎn)。

打破主體材料三大問題屏障

“藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光的主體材料選擇少，我們通過比較11種具有不同極性的雙極主體材料的光電和器件性能，首次證明了主體激發(fā)態(tài)偶極場(chǎng)能夠明顯惡化藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光發(fā)光體的發(fā)光猝滅現(xiàn)象，最高能導(dǎo)致多達(dá)75%的效率衰減。從而為突破雙極性藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光主體材料開發(fā)的瓶頸指明了方向。”許輝介紹說。

通過在分子中引入隔離基團(tuán)，研究團(tuán)隊(duì)成功將雙極主體分子的激發(fā)態(tài)極性降低至藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光發(fā)光體極性的五分之一，從而首次將雙極性和低激發(fā)態(tài)極性這兩個(gè)相互矛盾的性質(zhì)成功整合在一起，解決了發(fā)光猝滅的難題。“處于激發(fā)態(tài)的分子間相互碰撞導(dǎo)致原本可用以發(fā)光的能量耗散，也就是“激子猝滅”現(xiàn)象。假設(shè)100個(gè)可以發(fā)光的激子中有50個(gè)被猝滅，那么發(fā)光效率和亮度都會(huì)降低50%，從而明顯影響器件的性能。”許輝打比方說。

成本污染雙降低軍民兩用兩相宜

有機(jī)電致發(fā)光器件作為新一代顯示和照明設(shè)備廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、手環(huán)等電子產(chǎn)品，包括蘋果、三星、華為等世界主流的電子設(shè)備供應(yīng)商均已使用有機(jī)電致發(fā)光器件顯示屏。它不僅超薄、超輕、畫面艷麗，而且具有耐寒耐候、可彎曲折疊、容易與可穿戴電子設(shè)備整合等特點(diǎn)，在軍民兩用領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。“宇航員在外太空作業(yè)時(shí)，他們身穿的宇航服顯示板依賴于有機(jī)電致發(fā)光器件主動(dòng)發(fā)光。外太空工作環(huán)境惡劣，液晶顯示屏無法工作，而有機(jī)電致發(fā)光器件具有耐寒耐厚、純固態(tài)發(fā)光、不怕風(fēng)沙和水的優(yōu)點(diǎn)，因此能在惡劣條件下使用，適宜軍用，現(xiàn)在我國(guó)宇航員使用的就是我國(guó)維信諾公司生產(chǎn)的有機(jī)電致發(fā)光顯示屏。”

談及雙極藍(lán)光熱激發(fā)延遲熒光主體材料之于行業(yè)的意義，許輝說：“信息時(shí)代幾乎所有的電子設(shè)備都需要使用顯示屏進(jìn)行信息交互，顯示器件的成本越低越有利于信息可視化，對(duì)于提高信息傳遞過程中準(zhǔn)確性乃至用戶體驗(yàn)都非常重要。長(zhǎng)期以來材料是制約顯示器成本的因素之一。對(duì)于大尺寸面板而言，其成本控制尤為重要，因此，我們需要解決材料成本的難題。目前國(guó)家也在有機(jī)電致發(fā)光行業(yè)做出了全面的布局，未來有機(jī)電致發(fā)光器件設(shè)備必將取代液晶顯示屏成為最主流的顯示技術(shù)。這方面的探索對(duì)整個(gè)行業(yè)降低成本、提高效率都有重要意義。”