为了更好地还原世界的色彩，显示技术的色域标准从过去的sRGB提高到NTSC，乃至BT.2020。BT.2020作为下一代显示色域标准，其实现的关键在于三原色中绿光光谱的半峰宽要足够小。在各类发光材料中，量子点通过控制发光结构的纳米尺寸来调控其发射波长。精确控制量子点的单分布粒径能实现极高的发光色纯度，但在商业化应用上还存在工艺控制困难、成本高、保存难等问题。设计合成高色纯度的有机发光分子是个有吸引力和挑战性的课题，将这类发光分子应用于OLED显示屏能有效减少微腔造成的滤光损失，提高器件效率甚至稳定性。
荧光分子通常具有较宽的光谱，一方面因为激发态下的结构变形，另一方面因为共轭传热导致的严重热振动。近些年具有多重共振效应的新型热活化延迟荧光（MR-TADF）分子受到关注。这类分子采用缺电子的硼（B）原子和富电子的氮（N）原子连接苯环构筑弱共轭网络结构，能有效抑制激发态下的分子内扭转及热传导，实现高的发光色纯度，是理想的OLED发光材料。此前报道的蓝光MR-TADF分子t-DABNA和DtBuCzB的发射光谱半峰宽已然可以小于25 nm（Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 1902142）。在这类BN分子中引入推拉电子基团能够实现光谱红移，清华大学 OLED材料团队由此得到了系列高色纯度绿光MR-TADF分子（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 16912；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202202380）。而最近浙江大学和浙江虹舞科技有限公司的研究人员则通过增强这类BN分子的刚性与平面性实现了有更窄半峰宽的绿光发射。
图1. 分子结构与室温甲苯溶液中的发射光谱
浙江大学和虹舞科技的研究人员在天蓝光分子DtBuCzB的基础上引入螺碳结构连接中心苯环和外围的叔丁基苯环，增强了分子共轭并抑制了分子平面内的摆动振动，从而获得更红更窄的发射光谱。新型绿光MR-TADF分子在甲苯中的发射光谱半峰宽进一步减小到21 nm，而在环己烷中甚至达到14 nm，在器件中也表现出半峰宽窄至24 nm的绿光发射，CIE色坐标达到（0.21, 0.75），这是目前所有报道中最绿的纯有机发光材料。由于这类MR-TADF分子有极小的Stokes位移，绿光MR-TADF分子的吸收光谱与经典绿光磷光材料三(2-苯基吡啶)合铱（Ir(ppy)3）的发射光谱有很好重叠。将绿光MR-TADF分子以2 wt%浓度掺入Ir(ppy)3器件的发光层中，不但可以显著提升器件的色纯度和寿命，还可将器件的最大外量子由20%提升至30%。特别是磷光敏化MR-TADF器件在高电流密度下的效率滚降较磷光器件小得多，使得敏化器件的最大亮度达到创纪录的5.1×105 cd/m2。这是目前绿光OLED的最好性能。器件效率的提升可以归因于绿光MR-TADF分子在掺杂薄膜中的发光效率98%远高于Ir(ppy)3的发光效率67%。而对效率滚降的抑制可以归结为MR-TADF分子有比磷光材料更高的辐射速率，避免了长寿命激子间的湮灭导致的效率损失。相关结果发表在最新一期的Nature Communications。
图2. 绿光器件的外量子效率-亮度关系