高效率深蓝OLED长期以来被认为是显示材料领域最具挑战性的目标之一——难点并不在于把发射“做得更蓝”，而在于必须在 BT.2020 标准这一极其严苛的色坐标窗口内，同时实现超窄谱带所带来的极高色纯度、高外量子效率（EQE），以及可靠的器件运行稳定性。因此，“高效率—高色纯—高稳定”的深蓝“不可能三角”，长期制约着下一代超高清显示的材料选择。
图1：分子设计策略及分子结构
近日，深圳大学杨楚罗、曹啸松/武汉大学龚少龙团队开发了一种由硼-氧（B─O）共价键介导的 π 扩展策略，设计了两种具有代表性的深蓝光材料，DB-MO 和 TB-DO。在有机发光二极管（OLED）中，对应的发射峰值分别为 452 和 459 nm，FWHM 值分别窄至 21 和 17 nm。对应的色坐标（0.145, 0.050）和（0.137, 0.059），非常接近 BT.2020 蓝色标准。这些器件实现的最大外量子效率（EQE）超过 34%，蓝色指数（BI）值高达 394，展示了效率和色纯度之间的出色平衡。此外，基于 TB - DO 的 OLED 表现出极小的效率滚降和优异的工作稳定性，在 500 cd m⁻² 的亮度下，LT90 寿命超过 110 小时。由此，所构建的材料与器件在接近 BT.2020 的深蓝区域实现了高效率、高色纯度与优异稳定性的协同优化，为下一代超高清 OLED 技术提供了一种具有推广性的分子设计范式。
为阐明B–O键介导的π-扩展策略相较于传统π-扩展方式的优势，在 PBE0/def2-SVP 水平上对相应的模型化合物（记作 –core）开展了密度泛函理论（DFT）及含时密度泛函理论（TD-DFT）计算。对于DABNA体系（ν-DABNA-core 与 V-DABNA-core），氮原子与硼原子之间相反的共振效应导致 HOMO 与 LUMO 在空间上呈现出显著分离，使π电子密度在整个分子骨架中扩展，并显著缩小了HOMO–LUMO能隙。相比之下，基于BO–PAH的体系（DB-MO-core 与 TB-DO-core）并未表现出均匀增强的共轭效应，而是呈现出非对称的片段间轨道耦合特征。位于 DABNA 片段上的HOMO（−5.31 eV）与 BO–PAH 片段中的 HOMO（−5.71 eV）之间耦合较弱，使得整体 HOMO 主要局域于 DABNA 单元；而二者的 LUMO 均具有以硼为中心的 π* 特征，其能级接近（−1.35 与 −1.36 eV），从而允许在两个片段之间实现有效离域。这种独特的轨道相互作用模式带来了两个显著结果。一：避免了能隙的过度缩小，在一定程度上抵消了π-扩展通常引发的红移趋势。二：该轨道特征显著增加了HOMO–LUMO质心间距d_H–L，由DABNA-core 的2.62 Å 提升至DB-MO-core的 5.01 Å 与TB-DO-core的2.84 Å，并使轨道重叠积分⟨Ψ_H²|Ψ_L²⟩ 依次由 0.00134 降低至 0.00078 和 0.00055，从而削弱了交换作用并有效降低 ΔE_ST。值得注意的是，即便引入了 π-扩展，这一轨道调控方式仍成功保持了较高的 S₁ 能级，为深蓝发射提供了必要的能量基础。
在OLED器件中，基于 DB-MO 和 TB-DO 的器件分别在 453 nm 和 459 nm 处呈现窄谱带EL，对应的FWHM仅为 21 nm和17 nm。其CIE分别为 (0.145, 0.050) 和 (0.137, 0.059)，非常接近 BT.2020 蓝色标准 (0.131, 0.046)。除优异的色纯度外，DB-MO与TB-DO器件分别实现了34.7%和33.2%的EQE_max，同时对应的CE_max为19.7和19.4 cd A⁻¹，PE_max分别达到19.3和16.6 lm W⁻¹。为定量评估光谱纯度与效率之间的平衡，进一步引入蓝光指数（Blue Index, BI = CE/CIE_y）。其中，DB-MO 与 TB-DO 的 BI 值分别高达 394 与 329，位居目前已报道体系的前列，凸显了其在高色纯蓝光区域内极为高效的辐射特性。为进一步提升效率并缓解效率滚降，构建了构建了敏化器件，TB-DO 基器件实现了 40.3% 的 EQE_max，同时在 1000 cd m⁻² 与 10,000 cd m⁻² 下仍可分别保持 33.0% 与 20.5% 的 EQE。其整体效率与高亮度性能仍处于当前蓝光 MR-TADF OLED 报道的最优水平之一。随后，为评估发光体的稳定性，将DB-MO与TB-D 引入基于三线态–三线态湮灭（TTA）上转换机制的器件中，在该TTA器件中，在初始亮度L₀ = 500 cd m⁻² 下对器件进行稳定性测试，DB-MO与TB-D 的LT90寿命分别为 55.4 h 与 114.6 h。采用退化加速因子n = 1.75 对亮度与寿命进行关联推算，其在100 cd m⁻² 下的 LT90 可分别达到 926 h 与 1915 h。
