随着超高清显示技术的发展,显示器对色纯度提出了更高要求。多重共振(MR)发光材料具有天然的窄谱带发光优势,是高色纯度OLED的重要候选材料。然而,当MR材料发光波长向黄色、红色等长波长区域拓展时,往往容易出现光谱展宽。因此,如何在实现长波长发光的同时保持窄谱带特性,是该领域面临的重要挑战。

针对这一问题,娱乐城 李成龙刘宇教授团队提出了“对称性重构”策略。该策略不是简单延长分子的π共轭,而是通过对称、平衡地扩展分子结构,在推动发光波长向长波长移动的同时,保持激发态电子分布的平衡,从而抑制分子结构变化和振动带来的光谱展宽。

图1.分子设计策略

研究团队以BBCz-DB为基础,引入刚性的萘环作为π共轭扩展单元,分别构建了单侧延伸的SN-BN和双侧延伸的DN-BN。研究发现,单侧延伸虽然能够使发光明显红移,但会破坏激发态电子对称性,引入部分分子内电荷转移效应,加剧振动耦合造成光谱变宽;而双侧延伸则能够重新建立平衡的激发态空穴‑电子平衡分布,保留短程电荷转移特性,抑制结构弛豫与振动耦合,实现发光波长红移与窄谱带发射的兼顾。DN-BN在甲苯溶液中实现了545 nm黄光发射,半峰宽仅为16 nm。采用敏化OLED结构,DN-BN进一步实现了560 nm黄色电致发光,半峰宽仅24 nm,最大外量子效率达到23.3%。这一结果表明,通过合理的分子结构设计,可以在将MR材料发光拓展至黄色区域的同时,保持其窄带发光优势。

图2.基于SN-BN和DN-BN的敏化器件表现

该研究成果以“Symmetry Reconstruction Breaks the Trade-Off Between Spectral Redshift and Broadening in Long-Wavelength Multiple Resonance Emitters”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上(DOI: 10.1002/anie.2435246)。娱乐城 博士研究生张悦为第一作者,娱乐城 李成龙刘宇教授和许银才博士为文章共同通讯作者。

综上所述,该研究从根本上改变了长波长MR发射体的设计逻辑,提出了一种有效且可迁移的分子设计策略,用于开发高性能长波长窄谱带MR-TADF材料,也为面向BT.2020等超高清显示标准的新型显示材料研发提供了新的材料基础。

论文链接://doi.org/10.1002/anie.2435246