基于热活化敏化荧光的蓝光材料与器件研究进展

有机发光二极管（Organic light emitting diode,OLED）作为新一代显示技术已经成功产业化,但兼具高效率和长寿命的蓝光OLED仍是亟待解决的问题。近年来,采用热活化延迟荧光（Thermally activated delayed fluorescence, TADF）材料敏化窄光谱荧光染料的热活化敏化荧光（TADF sensitized fluorescence,TSF）机制日益受到广泛关注。随着发光材料和器件结构的不断创新,基于该机制的蓝光OLED器件性能显著提升。本文围绕稳定高效蓝光敏化剂分子的设计开发,综述了近年来蓝光TSF器件在效率与寿命方面的进展,并进一步讨论了未来的发展目标以及面临的挑战。     

Ir配合物染料调节有机发光二极管发光特性

为了研究有机发光二极管(OLED)中发光特性与材料能带结构的关系,把不同的Ir配合物染料掺杂到结构相同的OLED器件中。OLED结构为ITO/NPB/CBP∶染料/TPBi/Mg∶Ag/Ag,染料分别为Ir(MDQ)2(acac)、Ir(ppy)3和Firpic。实验表明,这3种染料对应的掺杂器件分别发红光、绿光和蓝光。3个器件的阈值电压基本一致((6为了研究有机发光二极管(OLED)中发光特性与材料能带结构的关系,把不同的Ir配合物染料掺杂到结构相同的OLED器件中。OLED结构为ITO/NPB/CBP:染料/TPBi/Mg:Ag/Ag,染料分别为Ir(MDQ)₂(acac)、Ir(ppy)₃和Firpic。实验表明,这3种染料对应的掺杂器件分别发红光、绿光和蓝光。3个器件的阈值电压基本一致((6±0.1) V),但是,在100 cd/m²亮度下,绿光器件外量子效率最高(7.64%),蓝光器件外量子效率(5.65%)与绿光相近,红光器件外量子效率最低(2.75%)。分析认为,由于染料的掺杂浓度低,器件结构和载流子传输特性变化小,因而掺杂对阈值电压影响小;CBP与掺杂染料间存在能量转移,红色染料能级差小,非辐射跃迁几率大,发光效率最低;相比于绿光,蓝色染料能级差大,跃迁几率小,因此发光效率比绿光低。实验还发现,染料的发光波长与其能级差相比有红移现象,分析认为,这是由激发态能量振动弛豫和系间窜越过程形成的。     

基于弱取向外延生长多晶薄膜的OLED研究进展

有机晶体材料中分子排列规则,形成长程有序、缺陷态密度低的结构,相对于非晶态材料具有很好的热稳定性、化学稳定性以及高的载流子迁移率,使得有机晶体材料在发展高性能OLED方面具有巨大的潜力。本文总结了近期利用弱取向外延生长技术发展的多晶薄膜OLED(C-OLED)系列工作。从最初的单结晶层绿光器件发展到多层掺杂深蓝光器件,C-OLED证实晶态有机半导体路线可以实现有效发光,器件表现出低启亮电压、低工作电压、高光输出、高功率效率和低焦耳热损耗等优越特性。     

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.     

真空和常规封装下有机发光器件寿命试验

对紫外固化环氧树脂封装的商品蓝光有机发光器件进行了打开封装后在高真空（10-5 Pa）环境下的寿命实验,同时对未开封的同样器件在大气环境下进行了同样参数的寿命实验。实验结果表明,高真空下未封装器件的加速寿命为1675 h,而大气下封装器件的加速寿命为1224 h。这一结果表明在高真空环境下,有机发光器件的寿命有明显的提高,这证明了水蒸气和氧气通过紫外固化环氧树脂封装材料的渗透是影响紫外环氧树脂封装有机电致的发光器体(OLED)寿命的重要因素;封装器件内的吸气片不能完全吸收经封装渗透进入器件内的水蒸气和氧气。除了水蒸气和氧气渗透封装的因素外,OLED的寿命过程还存在其他的重要影响因素。     

OLED发光材料的理论计算与分子设计

数次有机发光二极管（OLED）器件效率的突破均源于有机电致发光新机制的发现和有机发光材料的创新。理论探究有机分子激发态的形成和衰变过程可以加深理解发光的微观机理,促进发光材料分子的研发。本文简要介绍了热振动关联函数（TVCF）的速率理论,及其在荧光、磷光和热激活延迟小分子材料中的应用。针对这三类小分子材料,我们揭示了其发光机理,建立了分子结构与性质之间的关系,提出了表征效率的描述符,并理论设计了优良的OLED发光分子。     

发光与发光器件

TN312.82007010013OLED平面电致发光器件在照明领域的应用展望=Prospect of application of OLED plan EL device tolighting field[刊,中]/蔡伟新(富昌电子有限公司.上海(200001))//电世界.—2006,47(7).—15-17简要介绍了OLED与传统LED的区别,并阐明提升OLED性能的研究,不仅是对发光材料的研究,光输出优化也是其中的一个重要课题。通过对OLED器件内部导光层的控制与模拟,有望将外部耦合效率提高2倍左右。同时对OLED在照明领域的应用前景做了展望。图1(于晓光)TN312.82007010014掺杂材料对蓝光OLED器件性能的影响=Influenc…     

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）。     

掺杂型红色有机电致发光显示器件

全色显示是有机电致发光显示(OLED)器件发展的目标,而高性能红色发光器件一直是制约全彩色OLED器件实用化的瓶颈,也是目前有机电致发光显示研究的热点。制作了掺杂DCJTB和不同浓度的rubrene两种荧光染料的红色有机电致发光显示器件,以NPB和Alq₃分别作为空穴传输层和电子传输层,发现器件性能与只掺杂DCJTB的器件相比有明显提高,发光效率提高到2～3倍。通过Frster理论和能带理论分析了器件的能量转移机理,研究发现Frster能量转移不是掺杂器件能量转移的主要形式,载流子俘获机制才是器件效率提高的主要原因;rubrene的引入使得能量能够更有效地从Alq₃转移到DCJTB,从而显著地提高了器件的发光效率和性能。     

基于器件结构提高TADF-OLED器件的发光性能

为了提高以TADF材料作为主体、天蓝色荧光材料作为客体的混合薄膜的OLED器件光电性能,我们调整了器件结构,使主体材料发挥其优势。制备了基本结构为ITO/NPB(40 nm)/DMAC-DPS∶x%BUBD-1(40 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(0.5 nm)/Al的OLED器件。研究了主-客体材料在不同掺杂浓度下的OLED器件的光电特性。为了提高主体材料的利用率,在空穴传输层和发光层之间加入10 nm的DMAC-DPS作为间隔层;然后,在阳极和空穴传输层之间加入HAT-CN作为空穴注入层,形成HAT-CN/NPB结构的PN结,有效降低了器件的启亮电压(2.7 V)。测量了有无HAT-CN的单空穴器件的阻抗谱。结果表明,在最佳掺杂比例(2%)下,器件的外量子效率(EQE)达到4.92%,接近荧光OLED的EQE理论极限值;加入10 nm的DMAC-DPS作为间隔层,使得器件的EQE达到5.37%;HAT-CN/NPB结构的PN结有效地降低了器件的启亮电压(2.7 V),将OLED器件的EQE提高到5.76%;HAT-CN的加入提高了器件的空穴迁移率,降低了单空穴器件的阻抗。TADF材料作为主体材料在提高OLED器件的光电性能方面具有很大的潜力。     

超薄层BCP对有机电致发光器件性能的影响

采用真空热蒸镀的方法,在常规的双层器件结构的基础上,设计了三层双异质结有机电致发光器件(OLED):indium-tin oxide(ITO)/N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine(NPB)/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenan throline(BCP)/8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)/Mg∶Ag。通过对器件的电致发光(EL)光谱及器件性能的表征,研究了不同超薄层BCP的厚度对OLED器件性能的影响。结果表明,当超薄层BCP的厚度从0.1nm逐渐增加到4.0nm时,器件的EL光谱实现了绿光→蓝绿光→蓝光的变化;BCP层有效地调节了载流子的复合区域,改变了器件的发光颜色,提高了器件的亮度和发光效率。     

一种新型希夫碱硼配合物的合成及表征

有机电致发光器件(OLED)已成为平板显示、照明等领域的研究热点。针对已报道的蓝光材料相对短缺,合成了一种新型希夫碱硼配合物蓝光发射材料,其可由N,N′-二(2-羟基-3-甲氧基苯甲醛)缩乙二胺[(HMOB)₂en]与醋酸硼B(Ac)₃在苯溶剂中反应制得。通过¹H NMR,¹³C NMR和红外光谱确定了其结构,并对其紫外-可见吸收光谱和荧光光谱进行了研究。¹H NMR、¹³C NMR和红外光谱表明该配合物是一种以[B(MOB)₂en]Ac分子形式存在的配合物。[B(MOB)₂en]Ac的发光与B的引入有关,B的引入增强了分子的刚性、减少了非辐射跃迁能量损失,最终得到一种较强的蓝绿光发光材料。该材料发射的峰值波长为485nm,半峰全宽为87nm,CIE坐标:x=0.2211,y=0.4172,其最佳激发峰波长为378nm。     

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     

新型蓝光OLED材料和器件

基于有机材料的电致发光技术可以应用于超薄平面显示和有机固体激光器等方面,在近20年来取得了飞速的发展,基本实现了红、绿、蓝三基色发光.绿色材料发展最快,基本达到了商业化实用阶段,而红色和蓝色材料的问题较多,特别是稳定、高效率的蓝光更具有挑战性.综述了近期我们对蓝光材料的分子设计与合成,以及蓝光器件的一些研究.主要包括金属络合物2,3-二甲基-8-羟基喹啉锂和聚芴衍生物树枝状的聚芴化合物的蓝光材料,以及利用基激复合态实现蓝光的电致发光器件.通过光致发光、电致发光光谱以及电压-电流-发光亮度特征曲线等研究了这些发光材料和器件的性质.现在蓝光器件的色纯度和工作寿命还有待提高.     

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。     

辐射与发光

发光与发光器件TN312.82007021016利用BCP空穴阻挡层改善白光OLED色度的研究=Studyon chromaticity i mprovement of white OLED with BCPhole-blocking layer[刊,中]/吴晓明(南开大学现代光学研究所.天津(300071)),华玉林…//光电子·激光.-2006,17(10).-1177-1180分别将具有空穴传输特性的蓝光材料β-NPB和具有电子传输特性的蓝绿光材料Zn(BTZ)2作为二层发光层,将荧光染料rubrene掺入β-NPB中,在发光层间引入5nm具有空穴阻挡作用的BCP层,制备了一种ITO/PVK∶β-NPB∶rubrene/BCP/Zn(BTZ)2/Mg∶Ag/Ag结构白色有机电致…     

Rubrene薄层的位置对器件发光性能的影响及器件内激子复合区域的分析

通过在主体材料上蒸镀一层荧光染料超薄层的方法,研究了有机小分子5,6,11,12-tetraphenyl-naphthacene(rubrene)薄层在器件中不同位置时,有机电致发光器件(OLED)的电致发光光谱及发光性能.实验发现当rubrene薄层位于NPB/AlQ界面处时,器件的发光几乎都来自rubrene的发光...     

电场变化对有机磷光器件中激子形成影响的研究

激子形成区域随电场变化的移动会使得有机电致发光器件(OLEDs)的效率和色度发生改变,从而影响器件的性能。文章首先制备了两种OLED器件,器件1为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃∶DCJTB (100∶2∶1 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,器件2为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃(100∶2 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,研究了电场强度对单层多掺杂结构器件激子形成的影响。实验发现在多掺杂发光层中,随着电压的增加,Ir(ppy)₃,PVK和DCJTB的发光均增强,PVK和DCJTB发光增强更快。对其发光机制进行分析,认为较高电场下,载流子获得较高能量,更容易形成高能量激子,产生宽禁带材料PVK的发光;另一方面,从能级结构分析DCJTB的带隙较窄, 俘获更多的载流子发光更强。同时,在器件的电致发光(EL)光谱发现在460 nm处一新的发射峰, 发光随着电压的增大相对减弱。为了研究460 nm发光的来源,制备了器件：ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶BCP∶Ir(ppy)₃(x∶y∶2 wt)/Alq₃(15 nm)/Al, 改变x, y的比值研究发现,460 nm处的发光依然存在,推测此发光峰应与PVK及BCP之间有关。     

阴极修饰层CuPc、ZnPc、C60对OLED光电性能的影响

采用真空蒸镀法分别制备了以CuPc、ZnPc、C₆₀为阴极修饰层的OLED,对比研究了它们对OLED光电性能的影响。从能级结构、表面形貌、折射率及纳米界面等方面对载流子注入和输运进行了探讨。结果表明:修饰层使器件性能显著提高,它不仅降低OLED开启电压（最低至4.2 V）、提高OLED电流密度及发光效率（最高至13.49 lm/W）,同时增强了器件的发光稳定性（180 s后光强保持在90%以上）,其中以CuPc为阴极修饰层的器件表现的性能最好。发光光谱方面,以CuPc和ZnPc作为修饰层的器件对550~650 nm的红光部分略有吸收,而C₆₀作为修饰层的器件光谱则无太大变化,这是由修饰层材料的吸收系数随不同波长而变化所致。实验结果说明,若想较大程度地提高器件电性能,酞菁材料是不错的选择;若对光谱有要求,可用C₆₀做阴极修饰层。     

利用光学微腔效应调节顶发射蓝光器件的色纯度

有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受材料本身的限制,而通过光学微腔效应可以从器件结构上的改变来调节色纯度。本文介绍了一种通过调节有机层厚度,从而获得高纯度单色发光器件的方法。利用这种方法制作了有机顶发射蓝光器件,器件结构为Ag/m-MTDATA/NPB/DPVBi/Alq₃/LiF/Al/Ag)。通过调节有机层的厚度,获得了高色纯度的发光器件,正向出射的蓝光色坐标达到了(0.14,0.07)。