基于荧光与磷光复合的有机电致白光器件

白光有机电致发光器件(white organic light emitting diodes,WOLEDs)在显示和照明领域有着极大的应用前景,受到人们的广泛关注.基于荧光和磷光复合发光的WOLEDs结合了荧光器件与磷光器件的优点,提供了实现高效白光器件的新思路.本文按小分子和聚合物器件分类综述了近年来荧光磷光复合发光白光器件的研究进展,对器件结构、荧光磷光之间的能量传递与发光机理等方面进行了讨论,并对此类器件未来的研究方向进行了展望.     

有机电致磷光材料的分子设计：从主体材料到客体材料

有机电致磷光器件的设计和利用，可以突破由三线态激子跃迁自旋禁阻引起的有机电致荧光器件量子效率的限制。本文综述了有机电致磷光器件和材料的研究进展，主要介绍了主体材料和客体材料的研究现状，特别是蓝光磷光器件主客体材料的研究情况。     

掺杂发光有机电致磷光器件工作原理及主体材料

本文总结了基于掺杂发光的有机电致磷光器件(PhOLED)中磷光材料被激发的途径及机理,并指出不同主体材料对器件性能的不同影响.全面介绍了小分子主体材料研究的新进展及它们在PhOLEDs器件中的运用.比较和讨论了基于各种不同性质主体材料的器件性能,指出主体材料选择策略.同时讨论了各类主体材料的分子结构、热稳定性、三线态能级、载流子迁移率及HOMO/LUMO能级之间的关系,揭示了上述特性对器件性能影响.     

蓝色有机电致磷光主体材料

有机电致发光(OLEDs)因其具有驱动电压低、主动发光、亮度高、视角宽、响应快、耐冲击与震动等特点,在平板显示与照明领域有着广阔的应用前景。磷光有机电致发光二极管(PhOLEDs)由于能够同时利用三重态和单重态激子,内量子效率从理论上可达到100%,从而克服了传统荧光OLEDs只利用单重态激子时效率25%的限制,在过去的几十年里受到业内人士的极大关注。但要实现三重态磷光,通常需要将重金属原子与主体材料进行掺杂,而重金属配合物的磷光寿命相对较长,容易引起浓度猝灭和三重态-三重态湮灭,所以需要找到合适的主体材料与重金属的磷光发射体进行掺杂来减少上述因素的影响从而得到高性能的电致磷光器件。本文综述了近年来国内外蓝色有机电致磷光主体材料的研究状况,并对空穴传输型、电子传输型和双极传输型的蓝色磷光主体材料按照官能团的不同进行了分类总结和评述,并对其光物理性质、热学性质、电化学性质及器件性能等作了详细归纳比较,最后展望了蓝色有机电致磷光主体材料的前景和发展趋势。     

单分子有机电致白光材料及器件

有机电致白光二极管在白光照明和背光源应用中具有材料来源广、驱动电压低、节能和环保等优点,受到了广泛关注。目前实现电致白光的方法主要有小分子掺杂、多层器件、激基复合物和缔合物发光以及单分子白光等方法。其中,单分子白光材料由于要控制能量的不完全传递、单分子实现多色同步发射和优化器件结构等,目前研究得还比较少,器件的总体性能相对还不是很理想。本文从材料合成的角度,简要综述了国内外在单分子白光材料的合成与器件性能优化方面所取得的研究进展,并对下一步需要研究的热点问题作了展望。     

基于咔唑-三唑的新型主体材料及天蓝光有机电致磷光器件

本研究针对蓝光主体材料相对缺乏的现状,利用有机电致磷光器件高效率的优势,选择1,2,4-三唑为电子传输功能基团、咔唑为空穴传输功能基团,设计、制备了新型主体材料oCzTz。通过邻位取代方式实现了分子立体构型高度扭曲,从而使分子的三重态能量达到3.01eV;oCzTz具有较高的热分解温度(353℃)和玻璃化转变温度(110℃);量化计算显示,分子的前线轨道在咔唑和三唑基团之间高度分离。以oCzTz为主体、以FIrpic为发光客体的天蓝光电致磷光器件启亮电压为3.4V,电流效率和功率效率分别高达37.2cd·A-1和29.2lm·W-1,是以TPBI为电子传输层的同类器件的最高效率之一。     

金属有机电致磷光材料研究进展

综述了近几年来用于有机发光二极管中的金属有机电致磷光材料的研究进展, 重点评述了重金属铱配合物、稀土元素配合物和含金属配合物的聚合物磷光材料近年来的研究进展, 展望了金属有机配合物电致磷光材料的发展前景.     

高效蓝光有机电致磷光主体材料的研究进展

磷光有机发光二极管(PHOLEDs)相对于传统的荧光有机电致发光具有更高的量子效率, 在平板显示和固态照明方面有极大的应用前景. 本工作将近几年来外量子效率高于20%的蓝光PHOLEDs中小分子主体材料进行总结, 并按空穴传输型、电子传输型和双极传输型主体材料分类, 重点介绍这些材料的分子结构、三线态能级、HOMO/LUMO能级、热稳定性、形态稳定性以及作为蓝光PHOLEDs主体材料的器件性能, 以期对主体材料的研究及OLED产业化提供参考价值.     

一种含载流子传输基的铱配合物:合成及深黄色电致磷光器件

合成了一种含有载流子传输基新的铱配合物(BPPBI)2Ir(ECTFBD)[HBPPBI:1-苯基-2-(4-联苯基)苯并咪唑,HECTFBD:1-(9-乙基-3-咔唑基)-4,4,4-三氟-1,3-丁二酮],其结构和组成经核磁共振氢谱和元素分析所证实。研究了这种铱配合物二氯甲烷溶液的光物理和电化学性质。制作了基于这种铱配合物的电致磷光器件。器件结构是ITO/MoO3(10 nm)/NPB(80 nm)/CBP:x%(BPPBI)2Ir(ECTFBD)(20 nm)/TPBi(45 nm)/LiF/Al[x%:质量百分比为4%和7%的掺杂浓度;NPB:N4,N4′-二(1-萘基)-N4,N4′-二苯基-4,4′-联苯二胺,CBP:4,4′-二(9-咔唑基)联苯,TPBi:1,3,5-三(2-(1-苯基)苯并咪唑基)苯]。这些器件显示出深黄色的发射。对于7%掺杂浓度器件,最大的电流效率和最大发光亮度分别是5.2 cd.A-1和8 690 cd.m-2。     

高效溶液法小分子磷光电致发光器件研究

以小分子化合物CDBP[4,4′-bis(carbazol-9-yl)-9,9-dimethyl-fluorene]为主体材料,Ir(pppy)3[tris(5-phenyl-10,10-dimethyl-4-aza-tricycloundeca-2,4,6-triene)Iridium(III)]为磷光客体材料,采用溶液法和真空蒸镀法相结合的制备工艺,制作了小分子磷光电致发光器件.研究表明,通过器件结构的优化,Ir(pppy)3(重量百分比为2)掺杂的多层绿光电致发光器件效率达22.0 cd/A,最大亮度达到26600 cd/m²,这一结果可与当今基于真空蒸镀的小分子或基于溶液法的高分子磷光电致发光器件性能相媲美.本工作为降低有机电致发光器件的成本,扩展溶液法有机电致发光器件制备工艺中材料的选择范围提供了实验依据.     

高效磷光铱配合物的合成及电致发光性能研究

合成了一种含苯并噻唑结构配体的环金属化铱配合物(ffbi)₂Ir(acac)，(其中ffbi为1-(4-氟苄基)-2-(4-氟苯基)苯并咪唑，acac为乙酰丙酮)，并以其作为发光体, 制备了有机电致发光器件。结果表明该配合物具有强磷光发光特性，器件发绿色光。其中结构为TCTA(40 nm)/CBP∶Ir(6.3%，30 nm)/BCP(10 nm)/Alq(40 nm)的电致发光器件在12 V电压下最大发光亮度达41 499 cd·m^-2，在8 V电压下，最大外量子效率达5.7%。     

Novel Red Phosphorescent Polymers Bearing Both Ambipolar and Functionalized IrIII Phosphorescent Moieties for Highly Efficient Organic Light‐Emitting Diodes

A series of novel red phosphorescent polymers is successfully developed through Suzuki cross‐coupling among ambipolar units, functionalized Ir^III phosphorescent blocks, and fluorene‐based silane moieties. The photophysical and electrochemical investigations indicate not only highly efficient energy‐transfer from the organic segments to the phosphorescent units in the polymer backbone but also the ambipolar character of the copolymers. Benefiting from all these merits, the phosphorescent polymers can furnish organic light‐emitting diodes (OLEDs) with exceptional high electroluminescent (EL) efficiencies with a current efficiency (η _L) of 8.31 cd A⁻¹, external quantum efficiency (η _ext) of 16.07%, and power efficiency (η _P) of 2.95 lm W⁻¹, representing the state‐of‐the‐art electroluminescent performances ever achieved by red phosphorescent polymers. This work here might represent a new pathway to design and synthesize highly efficient phosphorescent polymers.

     

芳基硅磷光主体材料在有机电致发光器件中的应用

有机电致发光器件(organic light emitting diodes, OLEDs)在固态照明和平板显示等领域显现出巨大的商业应用前景,近年来受到人们的广泛关注。由于芳基硅基团的易修饰性和多功能性,可以通过连接结构不同的功能单元构建性能优异的主体材料,以此来实现高效的有机电致发光器件,因此近年来芳基硅基团在合成高性能电致发光主体材料方面获得了广泛的研究和关注。本文从材料的设计分类出发,综述了芳基硅主体材料的研究现状,对其分子结构特征、热力学性质、光物理性能、电化学性质及电致发光器件性能等做了详细的归纳总结,讨论了芳基硅主体材料在有机电致发光器件方面存在的不足,并展望了其应用前景和发展方向。     

p型结构的高效有机白光器件

制备了一种高效的p型结构的红光有机发光器件.对比发现这种p型结构的器件在亮度、电流密度以及效率等方面都优于普通的器件.将这种p型结构应用到白光器件上,使用红、绿、蓝三种发光材料作为发光层,通过调节它们各自的发射强度来实现白光发射.优化条件后,制得白光器件的最大电流效率和功率效率分别为19.3cd.A-1和12.1lm.W-1,最大亮度可达到31770cd.m-2,在5到11V驱动电压范围内为较纯正的白光,器件的可重复性好.     

White Polymer Light‐Emitting Diodes Based on Star‐Shaped Polymers with an Orange Dendritic Phosphorescent Core

A series of new star‐shaped polymers with a triphenylamine‐based iridium(III) dendritic complex as the orange‐emitting core and poly(9,9‐dihexylfluorene) (PFH) chains as the blue‐emitting arms is developed towards white polymer light‐emitting diodes (WPLEDs). By fine‐tuning the content of the orange phosphor, partial energy transfer and charge trapping from the blue backbone to the orange core is realized to achieve white light emission. Single‐layer WPLEDs with the configuration of ITO (indium‐tin oxide)/poly(3,4‐ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)/polymer/CsF/Al exhibit a maximum current efficiency of 1.69 cd A⁻¹ and CIE coordinates of (0.35, 0.33), which is very close to the pure white‐light point of (0.33, 0.33). To the best of our knowledge, this is the first report on star‐shaped white‐emitting single polymers that simultaneously consist of fluorescent and phosphorescent species.

     

基于纳米ZnO的白光LED

白光发光二极管被誉为第4代照明光源。ZnO纳米结构因含有大量本征和/或非本征缺陷使其除出现在紫外区域的带边发射外还能产生覆盖400-700 nm可见光范围的深能级发光,从而可用于白光LED。本文系统地介绍了将ZnO纳米结构应用于白光LED的几种器件构造,并评述了各自的性能特点和研究进展。因为直接基于ZnO纳米结构电致发光的白光LED需要施加较高的偏压,所以将ZnO纳米结构与p型半导体复合制成异质结成为了研究的热点。ZnO纳米结构的制备方法和形貌特性会影响白光LED性能,对ZnO纳米结构进行掺杂是提升性能的重要手段。此外,将ZnO纳米材料和聚合物的优点集于一体的ZnO/聚合物异质结构也在白光LED中具有广阔的发展空间。最后,指出了纳米ZnO在白光LED应用中存在的问题和今后的发展方向。     

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。     

Using an Organic Molecule with Low Triplet Energy as a Host in a Highly Efficient Blue Electrophosphorescent Device

To achieve high efficiencies in blue phosphorescent organic light‐emitting diodes (PhOLEDs), the triplet energies (T₁) of host materials are generally supposed to be higher than the blue phosphors. A small organic molecule with low singlet energy (S₁) of 2.80 eV and triplet energy of 2.71 eV can be used as the host material for the blue phosphor, [bis(4,6‐difluorophenylpyridinato‐N,C^2′)iridium(III)] tetrakis(1‐pyrazolyl)borate (FIr6; T₁=2.73 eV). In both the photo‐ and electro‐excited processes, the energy transfer from the host material to FIr6 was found to be efficient. In a three organic‐layer device, the maximum current efficiency of 37 cd A^?1 and power efficiency of 40 Lm W^?1 were achieved for the FIr6‐based blue PhOLEDs.     

Doping‐Free White Organic Light‐Emitting Diodes

Doping‐free white organic light‐emitting diodes (WOLEDs) have great potential to the next‐generation solid‐state lighting and displays due to the excellent properties, such as high efficiency, bright luminance, low power consumption, simplified structure and low cost. In this account, our recent developments on doping‐free WOLEDs have been summarized. Firstly, fundamental concepts of doping‐free WOLEDs have been described. Then, the effective strategies to develop doping‐free WOLEDs have been presented. Particularly, the manipulation of charges and excitons distribution in different kinds of doping‐free WOLEDs have been highlighted, including doping‐free fluorescent/phosphorescent hybrid WOLEDs, doping‐free thermally activated delayed fluorescent WOLEDs and doping‐free phosphorescent WOLEDs. In the end, an outlook for the future development of doping‐free WOLEDs have been clarified.     

Molecular Design Tactics for Highly Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters for Organic Light Emitting Diodes

Recently, pure organic thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters have attracted considerable interest from the scientific community in the field of organic light emitting diodes (OLEDs) as they can theoretically realize 100 % of the internal quantum efficiency by exploiting both the singlet and triplet excitons via the reverse intersystem crossing enabled by small singlet‐triplet energy splitting. Currently, the external quantum efficiency of the TADF emitters is reaching the level of phosphorescent emitters. Therefore, the TADF approach is considered as a potential alternative to the low efficiency conventional fluorescent and expensive phosphorescent emitters. In this account, we summarized our recent development of blue and green TADF molecular designs to improve the device performances of the TADF devices.