微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq₃作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq₃(49 nm)/MgAg(150 nm),得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m²,最大效率11.1 cd/A,典型亮度值100 cd/m²时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A,6 V和1.2 mA/cm²,CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。     

白光有机发光器件的研究进展

白光有机发光器件(OLED)能够产生高效饱和的白光,且具有驱动电压低、材料柔性好、可实现大面积显示等特点,在信息显示与固态照明等领域有巨大的应用潜力.目前白光OLED主要分为单发光层、多发光层、下转换、叠层等结构,不同的结构具有各自的优势,都受到了很大关注.首先介绍了白光OLED的性能指标.接着,结合所开展的研究工作综述了白光OLED在结构和性能方面的研究进展,总结了实现高效白光OLED的各种方法,重点探讨了提高白光OLED性能的途径及所面临的挑战. 最后,展望了白光OLED的发展趋势. 关键词： 白光有机发光器件 固态照明 电致磷光 光取出     

利用发光层梯度掺杂改善顶发射白光有机发光二极管光谱的稳定性

在具有顶发射结构的白光有机发光二极管(TWOLED)中, 稳定的纯白光比较难以实现. 本文在蓝光/红光/蓝光三发光层基础上, 进一步采用了红光层梯度掺杂的方式提高TWOLED的性能. 制备了一系列的梯度掺杂器件, 通过与均匀掺杂器件的对比, 详细分析了梯度掺杂对发光层中载流子漂移以及激子扩散的影响, 解释了白光稳定性提高的物理机理. 此外, 顶发射器件中的微腔效应也是影响白光光谱的一个重要因素, 本文利用微腔理论计算分析了微腔共振对器件光谱的影响.     

基于相变原理模拟红色顶发射有机电致发光器件的出光性能

研究了有机发光器件(organic light emitting diodes, 简记为OLED)半透明电极上形成的反射相移对OLED光谱产生调制现象.以红色微腔结构顶发射OLED(top emitting OLED,TOLED)为例,基于微腔理论和传输矩阵理论建立物理模型,采用计算机数值模拟方法,得出结果表明器件发光光谱的调制作用不只局限于有机层厚度,也和反射相移有关.通过改变覆盖到顶电极表面的有机层厚度的简单方法,可以实现对顶电极反射相移的调节,从而改变TOLED光学性能.这一结果为进一步改善器件的性 关键词： 反射相移模拟 红色微腔 顶发射有机发光     

耦合微腔结构的有机电致发光器件

研究了耦合微腔结构的有机发光器件的光学和电致发光性能。通过将被动腔作为底部反射镜的方法,简化了耦合微腔的光学和发光性能的模拟,所得到的结果与实验符合得较好。在相同电流密度下与同样结构的普通OLED相比,耦合腔OLED的光谱强度在502 nm处增强了3.6倍,在550 nm处增强了5.6倍,光谱积分强度增加了0.5倍。普通OLED的最大电流效率和亮度是4.2 cd/A 和13 600 cd/m²。而耦合腔OLED则为7.0 cd/A 和 22 660 cd/m²。这种结构的器件出射光更集中于腔轴方向,有利于设计开发较高效率的有机激光器件。     

蓝色微腔有机发光器件

实现彩色显示需要高效率和高色纯度的红、绿、蓝三种颜色发光.与红、绿色器件相比,蓝光有机电致发光器件(OLED)有较低效率和较差的色纯度.为了改善器件性能,将微腔引入到OLED中,优化设计并制作出蓝色微腔有机电致发光器件(MOLED):Glass/DBR/ITO/NPB/DPVBi/Alq3/LiF/Al.得到蓝光微腔器件电致发光谱(EL)峰值位于472 nm,与无腔器件相比,峰值强度增强5.4倍,半峰全宽(FWHM)减小77.1%(仅为16 nm),光谱积分强度增加33%.微腔器件最大亮度8439 cd/m2,最大发光效率2.4 cd/A,CIE色坐标为(X=0.14,Y=0.10).结果表明,由于微腔效应的存在,导致微腔器件的EL谱线窄化和峰值强度增强,可提高器件的色纯度,改善器件发光性能.     

绿色磷光微腔有机电致发光器件研究

使用典型绿色磷光材料Ir(ppy)3作为发光层,DBR和金属Al作为微腔的一对反射镜,制备了结构为Glass/DBR/ITO/Mo O3(1 nm)/Tc Ta(40 nm)/CBP:Ir(ppy)3(40 nm,6%)/TPBI(47 nm)/Li F(1 nm)/Al(80 nm)的绿色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED),同时制作了无腔对比OLED器件,研究微腔结构对器件发光性能的影响。发现OLED的电致发光谱(EL)的峰值是510 nm,半峰全宽(FWHM)为70 nm,MOLED的峰值是514 nm,FWHM为35 nm,比OLED窄化了1/2,MOLED的最大亮度、最大电流效率分别为143000 cd/m2和64.4 cd/A,OLED的最大亮度、最大电流效率分别为103000 cd/m2和41.6 cd/A;测试并计算了器件的外量子效率(EQE),MOLED和OLED的最大EQE分别为18.6%和14.3%。结果表明,微腔器件发光性能比无腔器件得到了很大的改善。     

顶发射白光OLED微型显示器的蓝光掺杂特性研究

白光OLED微型显示器在信息显示领域具有重要的应用。采用真空镀膜系统,依次蒸镀Ag/ITO复合薄膜作为阳极结构,共蒸制备Mg∶Ag复合膜作为半透明阴极结构,NPB作为空穴传输材料和黄光主体材料,rubrene作为黄光掺杂料,AND作为蓝光主体料,DSA-Ph作为蓝光掺杂料,Alq3作为电子传输材料,以结构和工艺简化的蓝、黄光互补色来实现白光,通过共蒸发形式制备了结构为Ag/ITO/NPB/NPB∶rubrene（1.5%）/ADN∶DSA-Ph（x%/x=2,5,8）/Alq3/Mg∶Ag的白光OLED微型显示器,利用由Photo Research PR655光谱仪、Keithley 2400程控电源组成的光谱测试系统对器件的光电性能进行表征,研究了蓝光掺杂比对白光OLED微型显器性能的影响。结果表明,随着蓝光掺杂比的增加,白光OLED微型显示器的亮度先增加后降低,蓝光、黄光峰位有所偏移,色坐标发生一定的漂移,蓝光色纯度增加,可通过调控发光材料掺杂比实现白光OLED微型显示器性能的可控制备。初步优化获得的蓝、黄混合白光OLED微型显示器的器件,当驱动电压为5.0 V时,器件亮度达到3 679 cd·m-2,CIE坐标为（0.263,0.355）。     

微腔调色法实现有机发光器件三基色的研究

用微腔调色法来实现有机发光器件的三基色，有利于减少光损失，并提高器件的色饱和度和效率.以多波长的白光器件为基构成了微腔顶发射器件.顶发射器件以Ag作为全反射阳极，ITO为光程调节层，Al/Ag为半透明复合阴极，Alq：DCJTB/TBADN：TBPe/Alq：C545为白光发光层.通过调节ITO厚度，改变微腔光程以及器件的颜色，分别得到红、蓝、绿三基色的器件，器件发光峰值分别为475，538和603nm，色坐标分别为(0.133，0.201)，(0.335，0.567)和(0.513，0.360).半高宽分别为30，48，70nm. 关键词： 有机发光 顶发射 微腔效应 三基色     

不同微腔结构有机电致发光器件的电致发光光谱模拟

采用传输矩阵法对有机电致发光器件(OLED)、微腔有机电致发光器件(MOLED)和耦合微腔有机电致发光器件(CMC)的电致发光光谱(EL)进行了模拟计算。OLED、MOLED和CMC的结构分别为glass/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq_3(62 nm)/Al、glass/DBR/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq_3(62 nm)/Al和glass/DBR_1/filler/DBR_2/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq_3(62 nm)/Al。通过模拟计算发现:OLED光谱呈宽带发射,主峰峰值位于561 nm,肩峰峰值位于495 nm;MOLED光谱呈单峰窄带发射,峰值位于534 nm;CMC光谱呈双峰窄带发射,峰值分别位于520 nm和556 nm。MOLED光谱的色纯度最高;OLED与MOLED的光谱积分面积基本相同;CMC的光谱积分面积是OLED或MOLED的1.1倍,发光效率最高。结果表明,采用双耦合微腔结构可有效提高OLED的发光效率,改善发光的色纯度。     

色彩转换膜对白色有机电致发光光谱的影响

利用蓝色有机发光二极管激发荧光色彩转换膜的方法,制备了一种新型的白色有机电致发光器件。蓝色有机发光二极管的发光层采用4,4’-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)主体掺杂高效蓝色荧光染料N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine (N-BDAVBi)来制备。有机/无机复合色彩转换膜是将有机荧光颜料VQ-D25和无机荧光粉掺铈钇铝石榴石(YAG∶Ce3+)按一定的重量比均匀分散到-[CH₃CH₂COOCH₃]_n-(PMMA)中来制备。获得了色稳定性较高的白色有机电致发光器件。当驱动电压由6升至14 V时,器件光谱非常稳定且CIE色坐标仅从(0.354,0.304)变化到(0.357,0.312),其最高电流效率约为5.8 cd·A-1(4.35 mA·cm-2),最高亮度为16 800 cd·m-2(14 V)。     

利用复合色彩转换膜实现白色有机电致发光

利用蓝色有机发光二极管激发荧光色彩转换膜的方法,制备了一种新型的白色有机电致发光器件.蓝色有机发光二极管的发光层采用在4,4′-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)主体中掺杂高效蓝色荧光染料N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine (N-BDAVBi)来制备.有机/无机复合色彩转换膜是将有机荧光颜料VQ-D25和无机荧光粉钇铝石榴石(YAG)按一定的重量比均匀分散到-[CH3CH2COOCH3]n- (PMMA)中经涂敷、固化而成.通过与单纯有机或无机色彩转换膜的比较及调整复合转换膜本身的厚度和荧光颜料的掺杂比例来优化白光器件的发光光谱,获得了色稳定性较高的白色有机电致发光器件.当驱动电压由6 V升至14 V时,器件的色坐标仅在(0.354,0.304)和(0.357,0.312)之间变化,其最高电流效率约为5.8 cd/A(4.35 mA/cm2),最高亮度为16 800 cd/m2(14 V).     

有机微腔绿色发光二极管

光学微腔是指尺寸在光波长量级的光学微型谐振腔。微腔结构可以使腔内物质和光场的相互作用与体材料相比发生很大变化,出现了自发辐射谱线窄化和增强等腔效应。利用这些腔效应,可以改善有机发光器件的性能。采用微腔结构,优化设计并研制了有机微腔绿色发光二极管,器件结构为Glass/DBR/ITO/NPB/Alq∶Rubrene/Alq/MgAg,获得了最大亮度40100 cd/m2、最大发光效率为6.44 cd/A、半峰全宽为28 nm的纯绿色有机微腔电致发光器件。而与之比较的无腔器件最大亮度为22580 cd/m2、最大发光效率为2.98 cd/A、半峰全宽为120 nm。相同电流密度下微腔电致发光谱的峰值发射强度是无腔器件的4.2倍。结果表明将微腔结构引入有机电致发光器件中,不但改善了发光的色纯度,而且使器件的发光效率和亮度都得到明显增强。     

基于PVK的高色纯度高稳定性有机电致红光器件

利用旋涂法和真空蒸镀法相结合的方法,根据能量空间传递的原理制备了PVK ∶ Ir(piq)₂(acac)体系的红色有机电致发光显示器件。器件的结构为ITO/CuPc/PVK ∶ Ir(piq)₂(acac)/BCP/Alq₃/LiF/Al。研究了不同主客体掺杂比对器件发光性能的影响,得到了高色纯度、单色性较好的红光器件。当Ir(piq)₂(acac)掺杂的质量比为1 ∶ 0.08时,器件的综合性能达到最佳,发光峰位于625 nm,CIE坐标为(x=0.66,y=0.33)。通过对各层厚度的合理选择,形成相对优化的微腔结构,充分利用其对光谱的窄化效应,使得器件的EL光谱的发射半峰全宽仅为55 nm,提高了器件的发光性能。器件光谱具有很好的单色性,色纯度达到98.2%。     

微腔有机电致发光器件的角度依赖性

设计并制作了两个器件,一个是微腔有机电致发光器件(MOLED):G/DBR/ITO/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm);一个是无腔器件(OLED):G/ITO/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)。测试并分析了器件性能。OLED在电流密度30 mA/cm²时的电致发光(EL)光谱随观测角度由0°~70°都是一宽谱带,是发光层DPVBi的特征发光谱,峰值都在452 nm处,半峰全宽均为70 nm,色坐标均为(x=0.18,y=0.19),无腔器件没有角度依赖性。相同电流密度下,微腔器件的EL谱随观测角度由0°~70°,发光峰值蓝移,由472 nm逐渐移至428 nm;峰值相对强度渐弱,由0.32变至0.02;半峰全宽由14 nm增加至120 nm;色坐标由(x=0.14,y=0.10)变至(x=0.19,y=0.25),颜色由紫蓝变成蓝白到接近白色。微腔器件具有明显的角度依赖性。     

耦合结构有机微腔的光致发光特性

耦合光学微腔(Coupled optical microcavity,CMC)是一种特殊结构的微腔,在耦合微腔中,两个独立的微腔相邻耦合在一起.通常一个腔是无源的,另一个腔是有源的.首次研究了有机材料在耦合微腔中的自发发射特性.实验采用的有机发光材料为八羟基喹啉铝Tris(8-quinolinolato)aluminium(Alq₃),器件的结构为Glass/DBR_A/Filler/DBR_B/Alq₃/DBR_C.底部腔是无源的,组成为DBR_A/Filler/DBR_B.顶部腔是有源的,由DBR_B/Alq₃/DBR_C构成.其中反射镜DBR_A、DBR_B、DBR_C以及填充层(Filler)均由光学介质材料构成.通过结构设计使两个腔的谐振波长均位于530nm.耦合微腔器件与单层Alq₃薄膜相比较,Alq₃薄膜的光致发光光谱是峰值位于511nm的宽谱带,而在耦合微腔器件中观察到的是具有两个腔模式,峰值波长分别位于518,553nm的增强并窄化的光谱.这是由于两个腔的光场耦合引起了腔模式分裂.结果表明耦合微腔能极大地改变有机材料的自发发射特性,可以用来提高器件的发光效率.     

Sharply directed emission in microcavity organic light-emitting diodes with a cholesteric liquid crystal film

A flexible microcavity organic light-emitting diode (OLED) was fabricated and the emitting characteristics were examined. A pair of right- and left-handed cholesteric liquid crystal (CLC) films were attached to the microcavity OLED between aluminum (Al) and silver (Ag). Sharply directed spontaneous emission was observed from microcavity OLEDs, in which a typical luminescent material, 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq₃), with a broad emission spectrum was used for emitting layer. The introduction of the CLC film improved both the emission bandwidth and directionality, preserving the turn-on voltage and maximum brightness.     

基于超薄发光层及双极性混合间隔层的白光有机发光器件研究

本文采用非掺杂超薄发光层及双极性混合间隔层结构,获得了高效、光谱稳定的白光有机发光器件.基于单载流子器件及单色蓝光有机发光器件的研究,确定了双极性混合间隔层的最佳比例;通过瞬态光致发光寿命研究,验证了不同发光材料之间的能量传递过程;得到的三波段和四波段白光有机发光器件的最高效率分别为52 cd/A (53.5 lm/W)和13.8 cd/A (13.6 lm/W),最高外量子效率分别为17.1%和11.2%.由于发光层不同颜色之间依次的能量传递结构,三波段白光有机发光器件的亮度从465到15950 cd/m~2时,色度坐标的变化?CIE仅为(0.005, 0.001);四波段白光有机发光器件的亮度从5077到14390 cd/m~2时,色度坐标的变化?CIE为(0.023, 0.012).