OLED三类材料体系研发需要突破的难题 2020/06/25
国内外从事OLED三类材料体系研发工作，所面临的主要问题是相同的
有机发光层的材料必须具备固态下有较强荧光、载子传输性能好、热稳定性和化学稳定性佳、量子效率高且具有真空蒸镀的特性，一般有机发光层的材料通常使用与电子传输层或空穴传输层所采用的材料相同，例如Alq被广泛用于绿光，Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光。
OLED发光材料按照发光激子的种类可分为荧光材料和磷光材料两种，目前，在荧光材料方面，性能最高的是日本出光兴产的材料。红光效率达到了11cd/，寿命高达160,000h；绿光效率达到30cd/，寿命为60,000h；正在开发中的高效率、长寿命蓝光材料BD-2(0.13,0.22)，效率为8.7cd/，寿命23,000h。
在磷光材料方面，UDC公司开发的红光材料色坐标为(0.67,0.33)，效率达到15cd/，初始亮度为500cd/m2下工作寿命超过150,000h；绿光材料色坐标为(0.34，0.61)，效率达到65cd/，初始亮度为1000cd/m2时，寿命超过40,000h；最难得到的蓝色磷光材料效率达到了30cd/，在200cd/m2的初始亮度下，寿命达到了100,000h。
目前有众多国内外厂商和实验室从事OLED的材料与显示器件的研究开发工作，从材料的角度看，主要有3类：
①英国剑桥显示技术公司、皇家飞利浦和日本住友化学等为代表的高分子材料阵营。
②伊斯曼柯达、环宇显示和日本出光兴产等为代表的小分子阵营。
③树枝状发光材料，由于其发光特性可以方便地由中心核调换不同的荧光染料来实现，另外大量的表面功能团和不同的代数可供选择来得到一些特有的特性，如载流子传输功能、区域隔离效应、溶解性和天线效应等，最重要的是，该类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，已经被认为是最具发展的第三类材料体系。
对于任何材料体系而言，目前都面临的主要问题有：
①如何获得高的效率。
②如何延长寿命和提高稳定性。
③长时间静止画面的保持特性。
④如何得到高的迁移率，低的工作作电压，从而降低功耗，为未来研制低功耗面板打下坚实的基础。
其中蓝光材料的效率与寿命一直都是瓶颈，出光兴产与索尼于2008年5月19日宣布，其共同开发出蓝色发光OLED器件，并已证实内部量子效率为28.5%，且发光寿命为30,000h以上，就荧光型发光材料而言，这一发光效率为全球最高水平。英国剑桥显示器技术公司和日本Sumation公司宣布蓝色高分子OLED材料取得新的提高，与2007年3月发布的材料相比，寿命提高了40%，其蓝光材料在初始亮度为1000cd/m2时的半衰寿命已经达到10,000h，按400cd/m2亮度换算则为62,000h。
为了使器件寿命能实现大幅提高，不仅要得到高效率的发光材料，还需要改进空穴注入材料和电子传输材料，从而提高载流子的注入和传输平衡，同时也要考虑将载流子有效地限制在发光层内以进一步提高OLED器件效率，例如出光兴产采用新的电子传输材料来代替传统的8羟基喹啉铝(Alq3)，有效地降低了启亮电压，提高了器件的效率和稳定性。在不断提高单色有机发光材料与OLED器件性能的同时，人们也在考虑将红、绿、蓝三基色光复合实现白光，用于显示、LCD背光和照明。
清华大学开发出非掺杂体系的红色荧光主体材料，色坐标为(0.65,0.35)，在初始亮度1000cd/m2下寿命超过15,000h；中科院长春应化所设计合成的绿光、红光和蓝光铱配合物的磷光材料，发光效率分别达到了57.9cd/(57.4lm/W)、50.0cd/(45.2lm/W)和16.2cd/(14.0lm/W)，以达到了领先的水平。
总体上讲，制造OLED器件所需的红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求。红色磷光材料在色纯度上优于红色荧光材料，但绿光和蓝光在色纯度上还有待进一步提高。要获得高色纯度、长寿命的蓝色磷光材料，仍然是富有挑战性的难题。而且对发光材料的研究而言，新的三色发光材料的开发和OLED器件色纯度、发光效率、寿命的进一步提高依然是今后一段时间内的重要工作。
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