OLED三類材料體系研發需要突破的難題 2020/06/25
國內外從事OLED三類材料體系研發工作，所面臨的主要問題是相同的
有機發光層的材料必須具備固態下有較強熒光、載子傳輸性能好、熱穩定性和化學穩定性佳、量子效率高且具有真空蒸鍍的特性，一般有機發光層的材料通常使用與電子傳輸層或空穴傳輸層所采用的材料相同，例如Alq被廣泛用于綠光，Balq和DPVBi則被廣泛應用于藍光。
OLED發光材料按照發光激子的種類可分為熒光材料和磷光材料兩種，目前，在熒光材料方面，性能最高的是日本出光興產的材料。紅光效率達到了11cd/，壽命高達160,000h；綠光效率達到30cd/，壽命為60,000h；正在開發中的高效率、長壽命藍光材料BD-2(0.13,0.22)，效率為8.7cd/，壽命23,000h。
在磷光材料方面，UDC公司開發的紅光材料色坐標為(0.67,0.33)，效率達到15cd/，初始亮度為500cd/m2下工作壽命超過150,000h；綠光材料色坐標為(0.34，0.61)，效率達到65cd/，初始亮度為1000cd/m2時，壽命超過40,000h；最難得到的藍色磷光材料效率達到了30cd/，在200cd/m2的初始亮度下，壽命達到了100,000h。
目前有眾多國內外廠商和實驗室從事OLED的材料與顯示器件的研究開發工作，從材料的角度看，主要有3類：
①英國劍橋顯示技術公司、皇家飛利浦和日本住友化學等為代表的高分子材料陣營。
②伊斯曼柯達、環宇顯示和日本出光興產等為代表的小分子陣營。
③樹枝狀發光材料，由于其發光特性可以方便地由中心核調換不同的熒光染料來實現，另外大量的表面功能團和不同的代數可供選擇來得到一些特有的特性，如載流子傳輸功能、區域隔離效應、溶解性和天線效應等，最重要的是，該類材料兼有高分子材料的可溶液加工性和小分子材料的高性能性，已經被認為是最具發展的第三類材料體系。
對于任何材料體系而言，目前都面臨的主要問題有：
①如何獲得高的效率。
②如何延長壽命和提高穩定性。
③長時間靜止畫面的保持特性。
④如何得到高的遷移率，低的工作作電壓，從而降低功耗，為未來研制低功耗面板打下堅實的基礎。
其中藍光材料的效率與壽命一直都是瓶頸，出光興產與索尼于2008年5月19日宣布，其共同開發出藍色發光OLED器件，并已證實內部量子效率為28.5%，且發光壽命為30,000h以上，就熒光型發光材料而言，這一發光效率為全球最高水平。英國劍橋顯示器技術公司和日本Sumation公司宣布藍色高分子OLED材料取得新的提高，與2007年3月發布的材料相比，壽命提高了40%，其藍光材料在初始亮度為1000cd/m2時的半衰壽命已經達到10,000h，按400cd/m2亮度換算則為62,000h。
為了使器件壽命能實現大幅提高，不僅要得到高效率的發光材料，還需要改進空穴注入材料和電子傳輸材料，從而提高載流子的注入和傳輸平衡，同時也要考慮將載流子有效地限制在發光層內以進一步提高OLED器件效率，例如出光興產采用新的電子傳輸材料來代替傳統的8羥基喹啉鋁(Alq3)，有效地降低了啟亮電壓，提高了器件的效率和穩定性。在不斷提高單色有機發光材料與OLED器件性能的同時，人們也在考慮將紅、綠、藍三基色光復合實現白光，用于顯示、LCD背光和照明。
清華大學開發出非摻雜體系的紅色熒光主體材料，色坐標為(0.65,0.35)，在初始亮度1000cd/m2下壽命超過15,000h；中科院長春應化所設計合成的綠光、紅光和藍光銥配合物的磷光材料，發光效率分別達到了57.9cd/(57.4lm/W)、50.0cd/(45.2lm/W)和16.2cd/(14.0lm/W)，以達到了領先的水平。
總體上講，制造OLED器件所需的紅、綠、藍三色材料的發光效率和發光壽命均基本滿足實用化需求。紅色磷光材料在色純度上優于紅色熒光材料，但綠光和藍光在色純度上還有待進一步提高。要獲得高色純度、長壽命的藍色磷光材料，仍然是富有挑戰性的難題。而且對發光材料的研究而言，新的三色發光材料的開發和OLED器件色純度、發光效率、壽命的進一步提高依然是今后一段時間內的重要工作。
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