成本低,污染小,黑龙江大学研发显示屏新材料!

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在当前网络时代,透过一方小小的显示屏幕,成千上万条信息在奔涌,对大尺寸屏幕要求与日俱增,如何在大尺寸屏幕应用中降低显示屏成本,双极蓝光热激发延迟荧光主体材料是关键。

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记者从黑龙江大学获悉,近日,该校许辉教授领衔的磷基光电功能材料科研团队对双极蓝光热激发延迟荧光主体材料研究取得突破性进展,研究证明可以用双极主体材料改善器件性能,从而解决现有有机电致发光器件成本高、污染环境、发光猝灭的难题。相关成果7月5日发表在国际顶级学术刊物《细胞》(Cell)的自然科学类子刊《Chem》上。

三代“成员”的变革

破解显示屏高成本难题的关键角色蓝光热激发延迟荧光主体材料,也就是热激发延迟荧光主体材料,是作为发光体来构建有机电致发光器件。有机电致发光器件经历了三代“成员”的变革,目前有机电致发光器件器件所采用的贵金属配合物类磷光染料不仅成本高而且污染环境。新一代热激发延迟荧光有机电致发光器件在保留上一代磷光有机电致发光器件高效率的同时,采用纯有机分子发光材料,从而解决了上述问题。但热激发延迟荧光材料往往具有更高的极性,从而引起更为严重的发光猝灭现象,必须采用主体基质加以分散以抑制这种猝灭效应。许辉团队认为高性能热激发延迟荧光主体材料的开发对热激发延迟荧光有机电致发光器件的实际应用具有决定性的意义,因而寻找蓝光热激发延迟荧光的主体材料成为许辉教授和团队攻克的重点。

打破主体材料三大问题屏障

“蓝光热激发延迟荧光的主体材料选择少,我们通过比较11种具有不同极性的双极主体材料的光电和器件性能,首次证明了主体激发态偶极场能够明显恶化蓝光热激发延迟荧光发光体的发光猝灭现象,最高能导致多达75%的效率衰减。从而为突破双极性蓝光热激发延迟荧光主体材料开发的瓶颈指明了方向。”许辉介绍说。

通过在分子中引入隔离基团,研究团队成功将双极主体分子的激发态极性降低至蓝光热激发延迟荧光发光体极性的五分之一,从而首次将双极性和低激发态极性这两个相互矛盾的性质成功整合在一起,解决了发光猝灭的难题。“处于激发态的分子间相互碰撞导致原本可用以发光的能量耗散,也就是“激子猝灭”现象。假设100个可以发光的激子中有50个被猝灭,那么发光效率和亮度都会降低50%,从而明显影响器件的性能。”许辉打比方说。

成本污染双降低军民两用两相宜

有机电致发光器件作为新一代显示和照明设备广泛应用于手机、平板、手环等电子产品,包括苹果、三星、华为等世界主流的电子设备供应商均已使用有机电致发光器件显示屏。它不仅超薄、超轻、画面艳丽,而且具有耐寒耐候、可弯曲折叠、容易与可穿戴电子设备整合等特点,在军民两用领域均具有广阔的应用前景。“宇航员在外太空作业时,他们身穿的宇航服显示板依赖于有机电致发光器件主动发光。外太空工作环境恶劣,液晶显示屏无法工作,而有机电致发光器件具有耐寒耐厚、纯固态发光、不怕风沙和水的优点,因此能在恶劣条件下使用,适宜军用,现在我国宇航员使用的就是我国维信诺公司生产的有机电致发光显示屏。”

谈及双极蓝光热激发延迟荧光主体材料之于行业的意义,许辉说:“信息时代几乎所有的电子设备都需要使用显示屏进行信息交互,显示器件的成本越低越有利于信息可视化,对于提高信息传递过程中准确性乃至用户体验都非常重要。长期以来材料是制约显示器成本的因素之一。对于大尺寸面板而言,其成本控制尤为重要,因此,我们需要解决材料成本的难题。目前国家也在有机电致发光行业做出了全面的布局,未来有机电致发光器件设备必将取代液晶显示屏成为最主流的显示技术。这方面的探索对整个行业降低成本、提高效率都有重要意义。”

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