Une équipe de recherche propose une nouvelle conception de diode électroluminescente organique (OLED) d'un bleu profond qui réalise une série de composés luminescents très efficaces étroitement alignés sur la norme de lumière bleue BT.2020. L'étude a été publiée dans Advanced Materials.

La technologie OLED, caractérisée par ses fonctionnalités exceptionnelles, trouve une large application dans les écrans de smartphones. Les matériaux luminescents jouent un rôle central dans les appareils OLED, influençant leur efficacité, la pureté des couleurs et leur durée de vie. La recherche de matériaux à lumière bleue est particulièrement vitale car ils fournissent non seulement une lumière bleue essentielle pour l'affichage et l'éclairage, mais facilitent également la génération de lumière rouge et verte.

L'objectif actuel en matière de technologie d'affichage est d'atteindre la norme de gamme de couleurs ultra-haute définition (UHD) BT.2020, spécifiant les coordonnées de couleur standard (CIE) pour la lumière bleue comme (0,131, 0,046) pour répondre aux exigences des écrans UHD 4K/8K. . Cela pose de nouveaux défis dans la conception de matériaux émettant de la lumière bleue.

Les chercheurs ont introduit une stratégie innovante en incorporant plusieurs groupes donneurs de carbazole dans les unités accepteurs d’électrons de type résonance multiple (MR). La conception confère non seulement des états excités de transfert de charge à courte portée à bande étroite aux molécules de lumière bleue, mais réduit également la différence de niveau d'énergie entre les états singulet et triplet de la molécule.

L'efficacité de cette conception a été confirmée par des calculs théoriques, démontrant les caractéristiques des états excités par transfert de charge à courte portée pour les unités accepteurs d'électrons de type MR et la formation d'états excités par transfert de charge à longue portée. La relaxation structurelle dans l'état excité a été efficacement supprimée par l'état excité par transfert de charge à courte portée, permettant d'obtenir une émission à bande étroite de lumière bleue profonde.

Parallèlement, les chercheurs ont réduit la différence de niveau d'énergie entre les états singulet et triplet de la molécule grâce à l'état excité par transfert de charge à longue portée, améliorant ainsi le couplage spin-orbite et augmentant considérablement le taux de croisement intersystème inverse de la molécule.

De plus, les effets d'encombrement stérique induits par l'introduction de plusieurs groupes donneurs de carbazole ont efficacement empêché l'agrégation des unités accepteurs MR, permettant à la molécule de maintenir une émission à bande étroite de lumière bleue profonde.

Les dispositifs OLED basés sur la molécule 5Cz-BO ont atteint une efficacité quantique externe maximale de 22,8 % et une valeur CIE de (0,163, 0,046), correspondant étroitement à la norme actuelle de lumière bleue BT.2020. De plus, le taux élevé de croisement intersystème inverse du 5Cz-BO a permis son utilisation comme sensibilisateur, entraînant une efficacité quantique externe maximale de 33,1 % pour les appareils sensibilisés.

L'étude est sur le point de surmonter le goulot d'étranglement dans l'obtention d'une pureté et d'une efficacité des couleurs optimales pour les appareils OLED bleu profond, cruciales pour les futures technologies d'affichage UHD 4K/8K.

L'équipe de recherche était dirigée par le professeur Cui Linsong de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC), en collaboration avec d'autres chercheurs de l'Université de Cambridge et de l'Université des sciences et technologies de l'information de Pékin.

Plus d'informations : Rui-Zhi An et al, L'ingénierie à états excités permet des diodes électroluminescentes bleu foncé efficaces présentant la gamme de couleurs BT.2020, Matériaux avancés (2024). DOI : 10.1002/adma.202313602

Informations sur le journal : Matériaux avancés

Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine