11月30日—12月1日,由四川省人民政府、工业和信息化部主办的2022世界显示产业大会在四川省成都市举行。在12月1日举办的院士论坛上,中国科学院院士马於光从设计思路、制备、产业化等角度介绍了有机蓝光OLED的进展。
作为下一代显示技术,OLED具有主动发光、驱动电压低、响应速度快、可实现柔性显示等优势,受到学术界和产业界的广泛关注。在OLED的红、绿、蓝三基色发光材料中,红光和绿光OLED研究已经趋于成熟,蓝光OLED的研究则相对滞后。蓝光效率偏低、稳定性不足也成为OLED亟需突破的技术难题。
马於光表示,显示技术离不开高性能蓝光材料,相比传统的氮化镓蓝光LED,有机蓝光材料在亮度、寿命和驱动电压等方面还有一定的差距。其主要问题在于色度与效率之间、色度(宽能隙)与迁移率之间的矛盾,导致许多蓝光材料在高亮度下出现效率滚降,对稳定性造成影响。
“电子迁移率较低是有机半导体发光材料的主要瓶颈之一。一旦迁移率上不去,发光材料达到一定亮度之后,电流会供应不上,继而出现(效率)滚降。蓝光材料的迁移率更低,相关问题也更加突出。”马於光说。
在这样的背景下,国内外提出了金属磷光配合物、热激子等蓝光OLED材料结构设计策略,以及晶态薄膜蓝光OLED制备等有望帮助解决蓝光OLED问题的技术手段。
其中,金属配合物蓝色磷光材料在保证色度的情况下,寿命以分钟、小时计算,难以满足使用要求。近期,在三星公司和美国犹他大学研究人员的合作推动下,金属配合物蓝色磷光材料在寿命方面取得积极进展。中国科学院院士支志明团队在铂配合物材料方面取得了重要进展,铂有望成为下一代OLED金属配合物发光材料的突破点。
另一类新型蓝光材料硼氮凭借窄光谱的特点,对高清晰度显示和节能应用起到重要作用,其T95可以做到18个小时,与商业标准还有一定差距。
兼顾色度与效率是蓝光材料的重要课题。马於光课题组研发的热激子材料,对基团、修饰位置进行特殊考虑,可以保证在色度基本不变的情况下,大幅度提升效率。
“在后续的研究中,我们发现高能激子态的利用,一方面突破了光化学的基本原理,同时对激子的利用效率有非常大的提升。我们花了很多精力研究这类材料的设计原则和对高能激子态的调控,深度理解电子系间穿越基本过程,实现提高发光器件性能的目标。”马於光说。
当前,我国OLED市场规模不断攀升,产业发展势头强劲,但也存在本土材料份额有待提升、技术创新仍需加强等问题。马於光表示,我国OLED材料的基础研究并不落后,例如早期的磷光发光由国内学者提出,目前国内正在研发的热激子机制发光、自由基双线态发光、纯有机磷光发光等材料体系,也是由国内科学家率先推动发展起来的。但以上材料还需要更多的实际应用,才能缓解产线材料对进口的依赖。
“一方面科学家队伍要改变思路,向产线靠拢、为产业服务。另一方面,我们的企业应多扶持、多支持国内材料发展。”马於光说。