具有微腔结构的有机电致发光器件

具有微腔结构的有机电致发光器件＊刘祖刚唐春玖赵伟明张志林蒋雪茵许少鸿（上海大学材料学院，上海２０１８００）近来在有机电致发光器件中发现了微共振腔效应［１～３］。其中自发射的微腔效应如发射的光谱窄化、发射强度增加和发射的角度依赖关系已在许多有机电致发光...     

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.     

红色磷光微腔有机电致发光器件的发光性能

制备了结构为G/DBR/ITO/Mo O3(1 nm)/Tc Ta(55 nm)/CBP∶Ir(piq)2acac(44 nm,6%)/TPBI(55nm)/Li F(1 nm)/Al(80 nm)的红色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED),同时制作了无腔对比器件OLED,研究微腔结构对磷光器件发光性能的影响。研究发现,OLED的电致发光(EL)峰值为626 nm,半高全宽(FWHM)为92 nm;MOLED的发光峰值为628 nm,FWHM为42 nm,窄化了1/2。MOLED的最大亮度、最大电流效率、最大外量子效率(EQE)分别为121 000 cd/m2、27.8 cd/A和28.4%,OLED的最大亮度、最大电流效率、最大EQE分别为54 500 cd/m2、13.1 cd/A和16.6%。结果表明,微腔器件的发光性能与无腔器件相比得到了较大幅度的提升。     

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。     

微腔有机电致发光器件的谐振腔反射镜性能

根据微腔原理运用传输矩阵法对构成微腔有机电致发光器件(MOLED)谐振腔的两个反射镜进行模拟计算并比较,可观察到:随金属反射镜的反射率增大,微腔器件的电致发光(PL)谱的半峰全宽(FWHM)逐渐窄化;峰值逐渐蓝移至设计的谐振峰值520nm处;峰值强度和光谱积分强度逐渐增强。结果表明:金属反射镜反射率越大越好。随DBR反射镜的周期数从1增加到9,EL的峰值均为520nm,半峰全宽逐渐窄化,积分强度逐渐减弱;峰值强度由弱增强再减弱,4个周期时峰值强度最大,所以设计微腔器件时,DBR的周期是一项很重要的参数。DBR反射率太大不利于出光,太小微腔效应小。需要根据制作目的和需要进行合理选择。     

微腔有机发光器件中的电致发光光谱

设计了结构为Glass/DBR/ITO/TPD/Alq3/Ag的微腔有机发光器件。从理论上详细地研究了腔内各层结构对器件电致发光谱性能的影响。结果表明:随着腔长厚度的增加,器件的归一化电致发光谱强度不断减小;在可见光区,器件的EL谱随发光层厚度的增加出现振荡变化。空穴传输层和发光层的界面位置对器件电致发光谱的影响也很大。最后得到,在设计微腔时发光层厚度要尽量窄,并且中心发光区域应位于谐振腔中电场的峰值位置。     

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。     

有机薄膜电致发光器件的光学微腔效应

制备了以铝掺杂氧化锌（ＡＺＯ）透明导电膜为阳极的有机薄膜电致发光微腔器件，研究了垂直的光学法布里－珀罗微共振腔对有机器件的自发发射的微腔效应，发出了光谱窄化、发光强度增加及发射的角度依赖关系等现象。具有微腔结构的器件发射谱将高宽只有１４display status     

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。     

有机层厚度变化的有机电致发光器件与微腔器件光谱分析

设计中心波长为520nm,改变有机层厚度,即空穴传输层NPB和发光层Alq3的厚度,分别由10nm逐渐增加至100nm,器件的总体厚度也随着改变,分别计算模拟出有机电致发光器件(OLED)和微腔有机电致发光器件(MOLED)的电致发光谱(EL),并对光谱的积分强度、峰值强度、半峰全宽、峰值位置的三维分布图进行比较分析。综合考虑光谱的峰值位置(中心波长)、最大的峰值强度和积分强度(与亮度、效率相关)、最小半峰全宽(色纯度高)进行合理的设计,可以找到最佳厚度。发现:NPB和Alq3的厚度分别为70和62nm时,器件性能最佳,并且微腔器件的结果尤为明显。结果表明,通过模拟计算,可以深入探索MOLED和OLED发光特性,设计出合理的器件结构。     

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)/Alq₃(62 nm)/Al、glass/DBR/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq₃(62 nm)/Al和glass/DBR₁/filler/DBR₂/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq₃(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...     

微腔有机电致发光器件角度依赖性的模拟与实验验证

为了分析微腔有机电致发光器件(MOLED)发光的角度依赖性,根据微腔计算公式,采用传输矩阵法进行了模拟计算,并进行了实验验证。所设计器件的结构为Glass/DBR/ITO(58 nm)/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm )/Al(150 nm)。由实验得到的电致发光(EL)谱可以观察到:随着探测角度的加大,发光峰蓝移、强度减小。与模拟得出的不同观测角度下的反射谱进行比较,发现透射峰值与EL峰值相对应。模拟分析发现,这是由于观测角不同,微腔两个反射镜的S和P偏振的反射率及反射相移不同,同时腔内光学厚度发生变化,即微腔长度变化共同作用所导致。     

激子位置不同微腔有机电致发光器件性能模拟

微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性直接与微腔的结构相关,可以根据微腔器件的相关计算公式,运用传输矩阵法对MOLED进行模拟设计。本文对微腔总长度L=λ/2(λ:中心波长)不变情况下,激子在微腔内不同位置复合发光的电致发光(EL)光谱性能进行模拟并比较。结果表明:发光谱的峰值都在所设计的中心波长520nm处,半峰全宽(FWHM)都是17nm,激子处在微腔的中心区域时,峰值强度和积分强度都是最大,这是因为激子此时位于腔内电场的最大值处,偏离此处的两侧逐渐变小。以上结果表明:要制作出高效率的MOLED,必须使激子处于微腔内的最佳位置处。     

两种谐振腔长度的微腔有机电致发光器件模拟

微腔的谐振腔长度直接影响微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性,根据微腔器件的相关计算公式运用传输矩阵法,分别对微腔长度L=λ/2和L=λ(λ:中心波长)时,在微腔内不同位置激子复合发光的电致发光谱(EL)进行模拟计算和比较。发现:微腔长度为L=λ/2时,峰值均为520nm,半峰全宽均为17nm,激子处在微腔的中心位置时,峰值强度和积分强度均为最大。L=λ时,激子在腔内不同位置时,峰值均为520nm,半峰全宽均12nm,在腔的中心区域时,与L=λ/2时正好相反,峰值强度和积分强度最小。分析后判断是因为两种长度的微腔内电场强度分布不同,激子位于腔内电场的最大值处发光性能最好。说明要制作出高效率的MOLED,要区别不同谐振腔长度,并使激子处于腔内电场最大处。     

微腔结构顶发射有机发光器件

以Ag/ITO为全反射阳极，以Al/Ag为半透明复合阴极，制备了绿色、蓝色两种微腔结构顶发射有机发光器件，研究了微腔效应对顶发射器件颜色的影响，通过调节光程，实现了用同一种有机发光层制备出不同波长的发射.Alq基顶发射器件得到波长峰值从500 nm到584 nm的不同颜色的器件，发光光谱半高宽由传统器件的100 nm窄化到20—40 nm，最高电流效率1.77 cd/A.蓝光顶发射器件发光峰值从464 nm变化到532 nm，半高宽由传统器件的65 nm窄化到17—21 nm，并得到色坐标为(0.141，0.049)的深蓝色顶发射有机发光器件. 关键词： 有机发光 顶发射 微腔效应     

白光微腔有机电致发光器件的结构设计与制备

采用一种宽谱带绿光发光材料,通过两个颜色互补的谐振模式结构设计实现了白光发射的微腔OLED.与普通结构的OLED相比,器件的电致发光效率提高了0.7倍.优化后的白光微腔OLED的色坐标为(0.34,0.33),且颜色不随工作电压变化.进一步改善显色指数性能则需要构建多个模式的微腔结构.     

有机电致发光的光学微腔效应

有机电致发光器件的Fabry-Perot光学微腔效应导致在一定波长的发射峰强度增加、宽度压窄,因而在有机彩色显示中受到人们的重视,阐述了有机电致发光的Fabry-Perot光学微腔的发展、微腔结构和微腔效应的各种表现和理论表征。     

白色有机发光器件及其稳定性

报道了一种稳定的白色有机薄膜电致发光器件.电流效率6cd/A,在电流密度20mA/cm²驱动下,亮度为1026cd/m²;最高亮度21200cd/m²,色度(x=0.32,y=0.40).该器件具有较平稳的效率电流关系,即具有弱的电流荧光猝灭.初始亮度100cd/m²下,半亮度寿命达22245h.     

有机薄膜电致发光器件结构与发光特性的研究

从有机电致发光薄膜的发光机理出发，通过以Ａｌｑ薄膜器件、ＰＶＫ为空穴传输层和Ａｌｑ为发光层的双层 及ＰＶＫ掺荧光材料Ｐｅｒｙｌｅｎｅ的双层薄膜器件的研制，从器件的电致姚谱、电流密度－电压特性、亮度－电压特性的曲线的测试结果，计算分析了器件的流明效率、量子效率，并对有机薄膜电致发光器件的结构与发光特性之间的关系进行研究，利用能级理论分析了器件的姚特性随器件的结构不同所具有的规律。实验表明，加入ＰＶＫ     

不同发光染料的顶发射有机电致发光器件的研制

通过设计合理的微腔结构,制备了基于绿光染料C545t、黄光染料Rubrene、红光染料DCJTB的3种顶发射有机电致发光器件。研究了不同发光染料对顶发射器件的光谱的影响。研究表明,微腔结构对光谱具有窄化作用。绿光、黄光器件的发光峰波长并未随视角增大而明显变化,体现出良好的光谱角度性,而红光器件却出现了明显的光谱蓝移现象。绿光器件的最大功率效率为8.7 lm/W,当电流密度为45 m A/cm2时,亮度能达到7 205 cd/m2;黄光器件的电流效率最大值为11.5 cd/A,当电流密度为48 m A/cm2时,亮度可达到3 770 cd/m2;红光器件的电流效率最大能达到3.54 cd/A,当电流密度为50 m A/cm2时,可获得1 358 cd/m2的亮度。采用合适的发光材料以及合适的器件结构,不仅可以提高顶发射器件的色纯度及发光效率,还可以改善器件发光光谱的角度依赖性。