有机白光发光二极管研究进展

有机白光发光二极管是实现全色显示的重要原型器件之一,而且作为一种超薄光源还可用作液晶的背光源以及一些特殊场合的照明.本文从发光区域、器件结构、材料选择等方面回顾了有机白光发光研究的一些进展情况.

一种基于照明目的的有机白光发光二极管

研制了一种以照明为目标的有机白光发光二极管(WOLED),该二极管在8V时的色度坐标为(x=0.319,y=0.337),对应的显色指数(Ra)为85.4,色温(Tc)为6151K。该二极管是含NPB和CBP两个基质的多层掺杂型结构器件;此外,NPB{4,4-′bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl}除了用作绿光和黄光基质外,还用作空穴传输材料,CBP{4,4-′N,N′-dicarbazole-biphenyl}用作红光磷光配合物的基质材料。3个掺杂层分别提供白光发射的红、黄和绿光成分,而蓝光成分则来自于空穴传输层NPB本身的发射。该器件在直流电流密度为0.1mA/cm2时最大白光发光效率可达5.6cd/A(3.9lm/W),在15V时达到的最大亮度为5100cd/m2。其性能参数达到了白光照明光源的要求。

采用复合母体的高效高显色指数白光有机发光二极管

采用复合母体技术制备了一种高效率高显色指数白光有机发光二极管。驱动电压在8 V到12 V变化时,器件的CIE-1931色坐标由(0.343 2,0.339 7)变化到(0.324 3,0.321 8),相关色温由5 035 K变化到5 915 K,其显色指数均保持在90以上。器件在14 V时达到最大亮度,为27 853 cd/m2,在7.5 V时达到最大效率为9.58 cd/A。实验中通过调节绿色和红色发光层的厚度来调节器件的发光光谱,通过敏化绿色和红色发光成分以实现电致发光效率的提高,器件的最大效率比没有采用敏化机制的参比器件提高了73.6%。

激基复合物和磷光超薄层相结合的高效率非掺杂白光有机发光二极管

将蓝光激基复合物mCP∶PO-T2T和磷光超薄层结合,分别制备了基于Ir(pq)_(2)acac(~0.5 nm)/mCP∶PO-T2T/Ir(pq)_(2)acac(~0.5 nm)结构的双色互补色和基于Ir(ppy)_(3)(~0.5 nm)/mCP∶PO-T2T/Ir(pq)_(2)acac(~0.5 nm)结构的三基色非掺杂白光有机发光二极管(White organic light emitting diodes,WOLED),以探索超薄层在激基复合物中的应用。所制备的双色互补色WOLED,其最大电流效率、功率效率和外量子效率分别为46.1 cd/A、43.9 lm/W和22.2%,而三基色WOLED所实现的最大电流效率、功率效率和外量子效率分别为66.8 cd/A、63.5 lm/W和24.2%。研究分析表明,从高能的蓝光激基复合物发光层向两侧低能的红光和绿光磷光超薄层有效的能量传递是实现非掺杂WOLED高效率的原因。

高效、色度稳定的顶发射白光有机发光二极管

顶发射白光有机发光二极管(white organic light-emitting diodes,WOLEDs)因可与有源驱动电路结合实现大开口率和高分辨率,因而在白光照明和全彩显示中有着良好的应用前景.本文制备了红/蓝双磷光发光层的顶发射WOLEDs,通过在红光层与蓝光层间插入电子阻挡层tris(phenypyrazole)iridium(Ir(ppz)3),降低了对红光掺杂浓度的要求,红光掺杂浓度的提高不仅降低了对制备工艺的要求,提高了工艺可重复性,而且改善了WOLEDs的效率与色度稳定性。分析了色度稳定的原因,优化了红光和蓝光磷光客体的掺杂浓度,制备出发光效率达到7.9cd·A-1的顶发射WOLED,其色坐标位于暖白光区,在87~2 402cd·m-2亮度范围内色度很稳定,仅变化(0.006,0.01)。

无间隔层结构的高效率荧光／磷光混合型白光有机发光二极管

采用磷光红光/荧光蓝光/磷光绿光无间隔层三发光层结构,制备出了高效率荧光/磷光混合型白光有机发光二极管(OLEDs),其中选取具有高荧光量子产率(PLQY)的荧光染料4P-NPD(双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]四联苯)作为蓝光发射分子,以及常用的高效磷光染料Ir(MDQ)2(acac)和Ir(ppy)3(acac)分别作为红光和绿光的客体,通过混合和掺杂的方法制备了相应的发光层,实现了发光层中激子的有效利用和白光发射。制备的白光器件最大电流效率和功率效率分别达到了27.1 cd/A和30.3 lm/W,当电压为6 V时,CIE色坐标为(0.33,0.41),显色指数CRI为70,色温CCT为5432 K。在此基础上,设计制备了高色温的荧光/磷光混合型白光OLEDs,其色温(CCT)达到了7106 K。

激基复合物作为黄绿光发射的高显色指数双色白光有机发光二极管

同时实现简单结构、高显色指数(color rendering index,CRI)以及低成本的WOLED(white organic light-emitting diode,WOLED)具有很大的挑战。本研究采用m-MTDATA(4,4′,4″-tris[3-methylphenyl-(phenyl)aminotriphenylamine,m-MTDATA)和TPBi(2,2′,2″-(1,3,5-benzenetriyl)tris-[1-phenyl-1H-benzimidazole,TPBi)形成的发射光谱较宽的黄绿光激基发射,同时结合电子传输材料Bepp2(Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-pyridine]beryllium,Bepp2)的蓝光发射,通过合理的器件结构设计实现激子在不同发光区域中的合理分布,最终实现了最大CRI为80、结构简单、且成本低的WOLED.这种新型的器件设计理念为发展结构简单、高性能的WOLED提供了好的指导,对于WOLED的商业化照明具有很强的现实意义。

利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管

金属纳米粒子的局域表面等离子体共振效应常被用于增强有机发光二极管中激子辐射强度,其增强效果与金属纳米粒子的共振波长、共振强度及其与激子之间的耦合密切相关.本文将具有较强局域表面等离子体共振效应的银纳米立方引入多层溶液加工白光有机发光二极管中提升器件性能.在传统的溶液加工有机发光二极管中,发光层主体一般具有较强的空穴传输性,因此激子主要在发光层/电子传输层界面附近复合.本文将银纳米立方掺入电子传输层中,使银纳米立方与激子之间产生充分的耦合作用,提高激子发光强度.对银纳米立方包裹二氧化硅外壳,一方面优化纳米立方与激子之间的距离,另一方面减小其对器件中电荷传输的影响.通过优化银纳米立方的浓度,多层溶液加工白光有机发光二极管的电流效率达到30.0 cd/A,是基础器件效率的2倍.另外,由于银纳米立方的等离子体共振光谱较宽,同时增强了白光中蓝光和黄光的强度,因此引入银纳米立方基本没有影响白光的色度.研究结果表明引入金属纳米粒子是提升多层溶液加工发光二极管性能的有效方法.

白光有机发光器件在照明中的应用

作为下一代固态照明光源,白光有机电致发光二极管(white organic light-emitting diodes,WOLEDs)由于其高效、节能、环保等特点,已经引起了广泛的关注,将其用做照明光源的研究和应用也取得了长足的发展。文中首先简述了WOLEDs的发光原理,总结了目前常见的WOLEDs的结构和常用的发光材料,重点介绍了多发射层白光器件、多重掺杂单发射层白光器件、基于激基缔合物和激基复合物发射的白光器件、p-i-n结构的白光器件等器件结构的发光机理及其优缺点。本文依据WOLEDs高效率、高亮度、高显色性、长寿命的实用条件,详细解释了器件效率,色纯度,相关色温和器件寿命等性能评价标准。我们还分析了WOLEDs目前亟需解决的技术瓶颈,并针对器件效率和器件寿命两个主要方面提出了相应的改善方案。介绍了世界上照明用WOLEDs各公司的研究进展并对其市场前景做出了展望。

基于蓝光TADF材料的敏化白光OLED特性

白光有机发光二极管(WOLEDs)由于面光源、可柔性、轻薄、自发光等优势而广泛应用于显示和照明领域。目前,高效溶液处理的混合白光有机发光二极管很少被报道。本文选择蓝色热致延迟荧光材料DMAC-DPS作为传统橙色磷光材料PO-01-TB的敏化主体,制备了热活化敏化的杂化单发光层有机发光二极管白光器件,分析了器件能量传递机制。通过主客体掺杂浓度调控,实现了外部量子效率最高为8.00%、电流效率为22.32 cd/A、对应CIE坐标(0.405,0.497)及色温为4059 K的暖白光OLED器件,增加空穴阻挡层DPEPO有效地提高了器件的光谱稳定性,实现了更小的ΔCIE(0.017,0.016)。

基于激子和电致激基复合物双重发光的白光OLED

基于四苯基乙烯衍生物设计合成了两种蓝光材料TPE-4Br和TPE-3Br,并将其作为有机发光二极管(OLED)器件的发光层,研究发现其可与合适的邻层(空穴传输层/电子传输层)形成电致激基复合物。利用材料的本征激子发光及其电致激基复合物发光,可以得到理想的白光电致发光。将TPE-4Br和TPE-3Br掺杂于mCP中作为发光层,以TAPC和TmPyPB分别作为空穴传输层和电子传输层分别制备器件A和器件B,所得器件在操作电压为9 V时的色坐标分别为(0.32,0.33)和(0.31,0.34)。其中器件B的最大亮度和最大电流效率分别为364.66 cd?m^(-2)与0.79 cd?A^(-1)。

基于激基复合物主体的高效白光OLED发光性能研究

近年来,白光OLED因其响应速度快、可柔性化、主动发光、面光源等优势,被视为下一代梦幻显示技术,而OLED器件的光效有待进一步提高。以激基复合物主体为载体的高效白光OLED,不仅能够实现低驱动电压与高发光效率,且器件整体结构简洁,实用性与稳定性突出,值得大力推广与实践应用。文章对此展开了分析。

高效叠层OLED白光器件进展

叠层有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)白光器件具备低功耗、高亮度、高色域等性能优势。然而,由于效率、寿命及驱动电压等性能仍有较大改进空间,叠层结构的材料及电学结构仍需进一步优化。本文重点介绍叠层OLED白光器件的最新研究进展,总结了三类电荷产生层(Charge Generation Layer,CGL)在工程化应用中存在的问题以及其非破坏性检测方法;综述高效叠层OLED白光器件的“全磷光体系”、“并行通道激子收集”及“混合磷光热活性型延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)体系”最新研究成果,对器件寿命问题进行总结,探讨分析“分级掺杂”、“四色混合TADF体系”等从结构方面提出优化方案,并针对不同发光材料体系中的CGL材料及结构综述叠层OLED白光器件实现较低工作电压的技术方法,最后对叠层OLED白光器件的材料和结构提出改进建议。

基于ZnS增透膜的顶发射白光有机发光二极管

顶发射白光有机发光二极管(TEWOLED)在白光照明和全彩显示中有着良好的应用前景,克服顶发射器件中的微腔效应是制备光电性能良好的TEWOLED的前提.使用具有高折射率的ZnS作为增透膜改善金属阴极在蓝光波段的透射率,降低其反射性,从而有效抑制了微腔的影响.同时利用转移矩阵理论和宽角干涉方法分别对阴极结构和蓝光发光层位置进行了优化,最终获得了高效、色纯度良好、色度随视角变化小的TEWOLED.最高亮度和效率分别达到9213 cd/m^2和3 cd/A,色坐标位于白光区且接近白光等能点,同时具有良好的视角稳定性,在0°-60°范围内色坐标仅变化(0.02,0).

色彩还原-高显色指数有机单晶白光发光二极管器件

宋·苏轼《题西林壁》诗:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同.不识庐山真面目,只缘身在此山中.”光线对于视觉观察至关重要,如何才能更真切地辨识事物的精美细节及璀璨色彩呢?对于照明设备而言,需要高显色指数的光源才能更纯正地还原事物的色彩,令其更饱和、更透彻.白光有机发光二极管(white organic light-emitting diodes,WOLED)具有高亮度、低功耗、响应速度快、超薄质轻及可柔性化等优点,在显示和照明领域具有广阔的应用前景,近些年成为科研和工业界的研究热点[1].

基于激基复合物的高显色指数白光有机发光二极管

显色指数是白光有机发光二极管的重要评价参数。为了得到具有高显色指数的白光有机发光二极管,采用真空蒸镀法制备了一系列器件。以NPB∶TPBi(1∶1)形成的激基复合物作为蓝色发光层可以降低白光有机发光二极管的制备难度和成本。与单层激基复合物发光层(3 nm)器件相比,采用双层激基复合物发光层(1.5 nm×2)有助于平衡激子分布,提高器件的显色指数。在此基础上,通过改变间隔层的厚度来调整激子的Dexter能量传输。当间隔层1(Spacer 1)的厚度为2 nm时,暖白光器件B2的最大功率效率为16.11 lm/W,其在5 V驱动电压下的显色指数高达95,其相关色温为2322 K。

具有单发光层的白光有机发光二极管

台北的研究人员研制出具有单发光层的白光有机发光二极管。这种器件用简单的三层结构产生最大的白光亮度，在12V时大约为42000cd／m^2．在6．5V时最大发光效率为2．921m/W。国际照明委员会配位实际上保持不变(0.31，0．33)．甚至电压从8V增加到12V。具有相同类型发光层的两层结构．也产生稳定的白色，研究人员认为．这是由于在一层中电荷复合区的限制。

基于电子结构理论的能量转移速率计算

以高精度的完全活化空间自洽场及二级微扰能量校正(CASPT2//CASSCF)电子结构计算为基础,利用Frster和Dexter 2种模型,建立了能量转移速率的数值模拟方案,并将其用于2种典型的有机发光二极管发光分子——Pt-4和FPt的光物理过程的计算,结果发现,蓝光态到红光态的能量转移和蓝光态到基态的辐射跃迁之间的竞争决定了发光颜色的浓度依赖性,阐明了2个配合物溶液体系发射白光的微观机制.通过比较2个配合物单体和双体不同电子态的结构和性质的差异,对发光颜色与溶液浓度依赖性的微观本质给出了新的理论.此外,本文建立的能量转移速率模拟方案,同时适用于其它激发态电子结构方法,因此具有普适性.

照明用白光OLEDS的结构设计及性能研究

白光有机发光二极管(Organic light-emitting diodes,OLEDs)被誉为继LEDs后新一代照明光源,具有面发射、光色柔和、无蓝害等优点,用作室内照明对人体健康及眼晴防护起到很好的保护。此外,其超薄和柔性制备特征将完全颠覆目前市面上照明灯具结构的设计,并为未来室内外照明及照明装潢提供全新的概念,在车载照明、医用照明等领域也有巨大应用市场,成为近年来学术及产业界研究的焦点。