白光聚合物和聚合物白光器件

有机/聚合物电致发光器件(O/PLEDs)具有低能耗、宽视角、色彩丰富、快速响应、绿色环保以及可制备柔性屏等诸多优异特性,被业界公认为是21世纪最具潜质和最具发展前景的高技术领域之一.白光聚合物电致发光器件(WPLEDs)具有可通过湿法加工技术(如旋涂、丝网印刷、喷墨打印)大大降低器件的制作成本等优点,在显示和照明领域有着极大的应用前景,而受到人们广泛的关注.本文就国内在白光聚合物和聚合物白光器件方面的的研究现状,从聚合物白光器件和制备单一白光聚合物两个方面进行阐述,并介绍这一领域的发展前景和目前亟待解决的一些问题.     

Warm white light from Y4MgSi3O13:Bi, Eu nanophosphor for white light-emitting diodes

Y₄MgSi₃O₁₃:Bi³⁺, Eu³⁺ nanophosphors have been prepared by a facile sol–gel method. The products have been characterized by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy and fluorescence measurements. The results show that the nanophosphors are of single phase hexagonal Y₄MgSi₃O₁₃ with size-distribution of 50–90 nm in diameter. White-light emission has been obtained from Bi³⁺ and Eu³⁺ co-doped Y₄MgSi₃O₁₃ nanophosphors upon excitation of 350 nm ultraviolet light. It is noted that Bi³⁺ ions can occupy two different Y³⁺ sites and generate different emissions from the ³p₁ → ¹s₀ transition. Warm white light has been obtained from Y₄MgSi₃O₁₃:Bi³⁺, Eu³⁺ nanophosphors according to Commission International de I’Eclairage (CIE) chromaticity coordinates and color temperature (T_c) with appropriately adjusted contents of Bi³⁺ and Eu³⁺. The results indicate that Y₄MgSi₃O₁₃:0.08Bi³⁺, 0.04Eu³⁺ (x = 0.31, y = 0.31, T_c = 6907 K) are potential nanophosphors for white light-emitting diodes (LEDs) applications.     

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7.9 cd·A-1的顶发射WOLED,其色坐标位于暖白光区,在87～2 402 cd·m-2亮度范围内色度很稳定,仅变化(0.006,0.01)。     

硼酸盐玻璃中Eu掺杂对Ag纳米颗粒的析出机制及其发光性质研究

采用高温熔融法制备了Eu-Ag共掺的硼酸盐玻璃,利用吸收光谱和发射光谱等研究了玻璃中网络形成体B₂O₃含量变化和Eu离子共掺对于Ag在基质中赋存状态的影响。在Eu-Ag共掺玻璃的吸收光谱中发现,随着B₂O₃含量的增加,Ag纳米颗粒在4 10 nm附近的宽带吸收强度逐渐下降;玻璃在340 nm光源激发下,位于350～600 nm的蓝绿光区出现一个Ag分子团簇的宽带发光,且其发光强度随B₂O₃含量的增加逐渐增强。在Eu或Ag单掺的玻璃中可分别观测到微弱的Eu3+或Ag分子团簇的本征发射,而Eu-Ag共掺样品中Eu3+和Ag分子团簇的发光都得到了显著的增强。并且Eu离子浓度的增加促进了Ag纳米颗粒在410 nm附近的宽带吸收。对Eu离子的添加促进Ag纳米颗粒析出的机理进行了讨论。同时,由于Eu3+的5D₀→7F_J的电子跃迁发射为橙红光,Ag纳米团簇可发射蓝绿光甚至黄光,因此通过玻璃结构的调控和Eu离子掺杂浓度的调节可以实现玻璃的白光发射,这有望成为潜在的白光LED用玻璃照明材料。     

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。     

三元铱配合物磷光体系的白光有机电致发光器件光谱特性研究

将黄光磷光材料bis[2-(4-tertbutylphenyl)benzothiazolato-N,C2’]iridium (acetylacetonate) [(t-bt)₂Ir(acac)]超薄层作为黄光发光层,两个蓝光磷光染料iridium(Ⅲ) bis(4’,6’-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate (FIr6)和bis[(4,6-difluorophenyl)-pyridinato-N,C2’](picolinate) iridium (Ⅲ) (FIrpic)掺杂层作为蓝光发光层,制备了三元发光层的白光有机电致发光器件。该器件具有三元磷光染料分子协同发光特性,并且利用合适厚度的隔层,将三线态激子束缚在各自激子复合区域内,获得了稳定电致发光光谱,CIE色坐标为(0.29±0.01, 0.34±0.01),处于理想的白光区域。通过器件电学特性的测试,验证了磷光染料在三元发光层器件中电致发光作用的机理,同时结果表明,三元发光层器件由于稳定的激子复合区域而有效减弱了器件效率滚降现象。     

基于分层远程荧光膜白光LED的制备及光谱性能研究

基于荧光粉分层和远程荧光封装技术,采用热压法制备出双层远程荧光膜,并封装出白光LED。通过荧光分光光度计和可见光光谱分析系统研究了绿色和红色远程荧光膜不同分层顺序及不同发射波长对于白光LED光谱性能的影响。研究发现：蓝-绿-红(B-G-R)膜层封装形式相较于蓝-红-绿(B-R-G)辐射发光效率提高了31.69%,色保真度和色域指数均随着红色远程荧光膜波长的增加而升高,发射波长为660 nm时制备的白光LED色保真度最高值达到91,色域指数最高值达到104,辐射发光效率值则与波长成反比关系;色保真度随着绿色远程荧光膜波长的增加逐渐降低,色域指数则先降低后升高,发射波长为530 nm制备的白光LED具有最高的辐射发光效率,达到300.7 lm·W-1。研究所得出的相关结论对于实际的应用具有一定的参考意义。     

基于CdSe/ZnS量子点光转化层的高稳定性白光LED器件

采用一步法合成了510,550和630 nm三种峰值的高稳定性、高量子效率核壳结构CdSe/ZnS量子点材料,其量子产率分别达到82%,98%,97%。将该量子点材料取代传统的荧光粉材料,与硅胶均匀混合后作为光转换层涂覆到蓝色InGaN LED芯片上,制备了白光LED器件。通过依次添加不同颜色量子点制备的量子点光转换层,考察了510,550和630 nm三色CdSe/ZnS量子点在硅胶中的不同配比对白光LED器件性能的影响,研究了不同颜色量子点之间的能量转换机制,利用量子点对白光光谱及其色坐标的影响机制,得到优化的白光器件结果及其三色量子点的配比,结果表明,当绿色、黄绿色、红色三种量子点之间的配比为24∶7∶10时,得到高稳定性、高效率的正白光器件特性,在电流20～200 mA范围内,色温变化为4 607～5 920 K,色坐标变化为（0.355 1,0.348 3）～（0.323 4,0.336 1）,显色指数变化为77.6～84.2,器件最高功率效率达到31.69 lm W-1@20 mA。另外,为了进一步考察器件性能稳定的原因,研究了时间、温度以及UV处理对CdSe/ZnS QDs/硅胶混合光转换材料稳定性的影响,结果表明,器件的高稳定性可归因于所采用的一步法合成的核壳结构量子点材料本身的稳定性,研究的优化器件结果是一种低能耗的优质白光光源,可使人们真实地感知物体的原貌,在正白光光源领域具有很好的应用前景。     

顶发射白光OLED器件制备及其色坐标漂移机制研究

采用了高反射率金属Al和电化学性能稳定的金属Mo,在硅基底上制备了多层结构的 Al/Mo/MoO₃阳极,并研究了不同MoO₃厚度下多层阳极的反射率。在此基础上,通过发光层共掺杂制备了顶部发光OLED器件,并对器件发光机制进行了系统研究和分析。实验结果表明：采用发光层共掺杂制备的顶部发光OLED器件的色坐标,随电流密度或电压的增加而发生漂移;OLED器件色坐标漂移的原因是三基色发光强度随电流密度的增加,逐渐偏离了形成白光(0.33, 0.33)所需三基色强度比例值,导致了OLED器件的色坐标发生了漂移,其机制是发光层中主-客之间能量转移和陷阱共同作用的结果。进一步研究发现,在不同电压下,红光发光强度随驱动电压(或电流密度)增大而线性地减小。     

Recombination zone shift in phosphorescent white organic light-emitting devices with single host structure of multi-emission layers

We have investigated the recombination zone in the phosphorescent white organic light-emitting devices with single host structure of multi-emission layers. Blue, green, and orange-red phosphorescent emitters were doped into the separate layers of single host material for fabricating the white devices with multi-emission layers. The electroluminescence spectrum was substantially modified by the shift of the recombination zone that was dependent upon the thickness of the electron transport layer. We investigated the recombination zone shift in terms of electric field distribution and carrier injection. A maximum external quantum efficiency of 15.9% and a maximum power efficiency of 28.9 lm/W were achieved by optimizing the recombination zone.