溶液法制备白光有机电致发光器件的研究进展

白光有机电致发光器件(WOLEDs)在全彩显示和下一代固态照明领域应用前景广阔,溶液法(旋涂、喷墨印刷和刮涂等)制备的WOLEDs具有低成本、可大面积生产等优点,因而受到学术界和产业界的广泛关注。溶液法制备的白光器件发展日趋成熟,发光层、传输层和注入层等相继实现了溶液法加工,发光材料也从共混聚合物和单一聚合物发展到有机小分子。本文主要根据不同的发光层材料综述了近几年溶液法制备的WOLEDs研究进展并对其存在的问题和应用前景作了评述。     

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.     

侧链含金属铱配合物的电磷光白光聚合物

设计了一系列新型芴-咔唑电磷光共轭聚合物.通过共价键将双(2-(9,9-二乙基-9H-芴-2-基)吡啶-N,C2’)合铱(III)(Ir Fpy)接枝到3,6-二溴咔唑的N-烷基侧链,采用Suzuki缩聚反应合成了铱配合物(Ir Fpy)含量分别为0.25 mol%,0.5 mol%和1 mol%的聚合物PF-Ir Fpy.当引入的配合物Ir Fpy含量为1 mol%时,得到的共轭聚合物发射色坐标为(0.44,0.56)的黄光.随着接枝的铱配合物Ir Fpy在共轭聚合物中含量降低,作为主体的聚(9,9-二辛基芴)蓝光发射不能被完全淬灭,得到共聚物同时发射主体蓝光及客体铱配合物黄光的单分子白光共轭聚合物.共聚物发光器件结构为ITO/PEDOT:PSS(50 nm)/polymer+PBD(30 wt%)(80nm)/Ba(4 nm)/Al(150 nm)[氧化铟锡/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩/聚合物+(2,4-二苯-5-4-叔丁基苯-1,3,4-噁二唑)(w=30%)/钡/铝],基于共聚物PF-Ir Fpy025的器件流明效率为3.97 cd/A,色坐标为(0.34,0.34),非常接近于标准白光发射的色坐标(0.33,0.33).为了研究采用共聚物PF-Ir Fpy025和PF-Ir Fpy05制备的白光器件的光谱稳定性,测试了外加电压在8~13 V范围内的EL光谱,当外加电压从8 V升高到13 V时,两个EL器件都表现出了良好的EL光谱稳定性.研究结果表明,在共轭聚合物侧链上引入螯合金属铱配合物单元是实现高效、稳定的白光电致磷光器件的有效方法之一.     

基于蓝黄磷光二元互补色的高效聚合物白光器件

研究了基于互补色的高效聚合物白光器件,双色材料包括蓝绿光材料双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱(Firpic)和黄光材料三[3-(2,6-二甲基苯氧基)-6-(2-噻吩基)-哒嗪]铱(Fs-1),器件结构为ITO/PEDOT(40 nm)/PVK:OXD-7:Firpic:Fs-1(80 nm)/Ba(4 nm)/Al(120 nm).当发光层材料PVK∶OXD-7∶Firpic∶Fs-1质量比为63∶27∶10∶0.25时,用溶液加工方法得到高效白光器件,此时CIE色坐标为(0.30,0.39),最大电流效率为10.8 cd.A-1,亮度可达到4200 cd.m-2.在此基础上,引入水溶性电子注入材料聚[9,9-二(3′-N,N-二甲基胺基丙基-2,7-芴-2,7-交-(9,9-二辛基芴)](PFN)修饰阴极界面,使载流子注入和传输更平衡,当阴极为PFN(20 nm)/Al(120 nm)时,电流效率获得显著改善,达到13.1 cd.A-1,此时电流密度为4.9 mA.cm-2,亮度可达到6096 cd.m-2,白光器件的色坐标为(0.33,0.39),同时发光光谱稳定.另外通过电致发光(EL)、光致发光(PL)光谱及能级结构图分析了载流子俘获和能量转移在发光中的作用.     

白光有机电致发光器件中Rubrene超薄层的发光性能

以黄光荧光染料5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene(Rubrene)作为超薄层, 制备了白光有机电致发光器件, 并采用改变荧光超薄层厚度的方法, 通过表征器件的电致发光光谱, 分析了超薄层中染料浓度对器件性能的影响. 研究结果表明, 在荧光染料Rubrene的厚度为0.3 nm时, 器件可以同时实现黄光和蓝光的等强度发射, 从而得到性能优良的白光器件, 最高亮度达到3700 cd/m², 颜色坐标为(0.32, 0.33). 器件中蓝光来自N,N′-Bis-(1-naphthyl)-N,N′- biphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)的电致发光, 而器件优良的光电性能是由于Rubrene分子直接载流子陷阱(DCT)效应和NPB分子向Rubrene分子传递能量的协同作用所致.     

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。     

聚合物电致发光材料及其发光颜色调节的研究进展

聚合物电致发光材料已成为功能材料研究领域的一个热点.与无机材料和有机小分子材料相比,聚合物发光材料具有来源广泛、易加工成型、通过分子结构设计可调节发光颜色等优点,成为制备大面积、低成本、全色柔性显示器件的首选材料.本文介绍了聚合物发光材料的发光机理及调节发光颜色的常用方法,综述了聚对苯乙炔类、聚对苯类、聚芴类等多种共轭聚合物发光材料的合成及发光颜色调节的研究现状,并对聚合物发光材料的发展趋势以及聚合物电致发光器件的制备进行了评述和展望.     

几种电致发光聚合物材料的研究进展

介绍了几种典型的电致发光聚合物材料,包括聚(对苯乙烯撑)及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚芴及其衍生物,对它们的结构、制备方法、特点进行了归纳和讨论。其中最重要的是聚(对苯乙烯撑)(PPV)及其衍生物,目前采用较多的制备方法是前聚物法和强碱诱导的去卤缩合法以及电化学聚合法。在苯环上引入长链烷烃、烷氧基或芳基后的取代PPV,即PPV的衍生物,可溶于很多有机溶剂。可溶性PPV衍生物为制备多层电致发光聚合物器件提供了有效途径。文章还对电致发光聚合物材料存在的问题和发展前景进行了探讨和展望。     

白光有机电致发光器件进展

白光有机电致发光器件（WOLEDs）在显示和照明领域有着极大的应用前景,受到人们广泛的关注。本文从多个方面综述了WOLEDs近年来的研究进展,探讨了它的应用前景及需要解决的问题。     

纳米ZnO/聚合物器件的制备及应用

近年来,氧化锌(ZnO)由于依赖于尺寸、形状的光电特性而备受关注。纳米ZnO尺寸较小、表面能高,易团聚,使其在光电、生物等方面的应用受到限制。将其与聚合物复合或组装,不但能稳定纳米ZnO,而且可以使纳米ZnO/聚合物复合材料具有优良性能。本文综述了近年来纳米ZnO/聚合物复合材料的制备方法(聚合物辅助、表面接枝、转移分散等法)及纳米ZnO/聚合物器件在电致发光、光伏电池、荧光成像等方面的应用,并对纳米ZnO/聚合物复合材料的发展做了展望。     

聚合物发光电化学池

聚合物发光电化学池(polymer light-emitting electrochemical cell,PLEC)作为一种新型的聚合物发光二极管(polymer light-emitting diodes,PLED),它的本质特征是在PLED活性层掺杂电解质以提高活性层载流子传输能力,由于其具有对电极金属功函数不敏感和量子效率高等诸多优点而受到广泛关注。本文从活性层配方的改良、电极金属及基板的表面处理、相容性的改善、固定p-n结的实现和引入热处理手段等方面综述了近几年PLEC的研究进展,分析了当前PLEC在电致发光领域面临的问题,并对PLEC的前景进行了展望。     

白光有机发光二极管的研究进展

由于白光有机发光二极管(WOLED)具有效率高、亮度高、功耗低、视角广、响应速度快、主动发光、超薄超轻以及可柔性化等优异性能, 并在显示和照明领域有广阔的应用前景, 受到学者和业界的广泛重视而成为研究热点. 本文首先介绍了实现WOLED的不同方法, 然后从发光材料种类的角度, 阐述了全荧光WOLED、全磷光WOLED、基于荧光/磷光杂化WOLED以及延迟荧光WOLED近年来的研究进展, 并结合我们研究团队最近的工作详细地介绍了不同高性能WOLED的器件结构、设计思想、工作原理、物理机制以及发光过程; 接着, 简单介绍了柔性WOLED最近研究进展; 最后探讨了WOLED目前存在的问题及其未来的发展趋势.     

混合蓝色和绿色发射的高亮度白色有机电致发光器件

使用星形六苯芴类新材料1,2,3,4,5,6-hexakis(9,9-diethyl-9H-fluoren-2-yl)benzene (HKEthFLYPh)分别制备了三种不同结构的有机电致发光器件. 在结构为indium-tin oxide (ITO)/NPB (40 nm)/HKEthFLYPh (10 nm)/Alq3(50 nm)/Mg:Ag (200 nm)的器件中, 获得了两个电致发光谱峰分别位于435 和530 nm处的明亮白光. HKEth-FLYPh是能量传输层; N,N’-bis-(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine (NPB)是空穴传输层和蓝色发光层; tris(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3)是电子传输层和绿色发光层. 结果表明, 当驱动电压为15 V时, 器件的最大亮度达到8523 cd·m-2; 在5.5 V时, 器件达到最大流明效率为1.0 lm·W-1. 在电压为9 V时, CIE色坐标为(0.29, 0.34). 此外, 通过改变HKEthFLYPh层的厚度, 发现蓝色发射的相对强度随着HKEthFLYPh层厚度的增加而增强.     

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。     

基于激子和电致激基复合物双重发光的白光OLED

基于四苯基乙烯衍生物设计合成了两种蓝光材料TPE-4Br和TPE-3Br,并将其作为有机发光二极管(OLED)器件的发光层,研究发现其可与合适的邻层(空穴传输层/电子传输层)形成电致激基复合物。利用材料的本征激子发光及其电致激基复合物发光,可以得到理想的白光电致发光。将TPE-4Br和TPE-3Br掺杂于mCP中作为发光层,以TAPC和TmPyPB分别作为空穴传输层和电子传输层分别制备器件A和器件B,所得器件在操作电压为9 V时的色坐标分别为(0.32,0.33)和(0.31,0.34)。其中器件B的最大亮度和最大电流效率分别为364.66 cd?m~(-2)与0.79 cd?A~(-1)。     

Bright White Organic Light-Emitting Diode Mixed Blue and Green Emission

Double-layer and triple-layer organic light-emitting diodes (OLEDs) were fabricated using a novel star-shaped hexafluorenylbenzene organic material, 1,2,3,4,5,6-hexakis(9,9-diethyl-9H-fluoren-2-yl)benzene (HKEthFLYPh) as an energy transfer layer, N, N′-bis-(1-naphthyl)-N, N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) as a hole-transport layer (HTL) and blue emissive layer (EML), and tris(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq₃) as an electron-transport layer (ETL) and green light-emitting layer. Bright white light was obtained with a triple-layer device structure of indium-tin-oxide (ITO)/NPB (40 nm)/HKEthFLYPh (10 nm)/Alq₃ (50 nm)/Mg:Ag (200 nm). A maximum luminance of 8523 cd·m⁻² at 15 V and a power efficiency of 1.0 lm·W⁻¹ at 5.5 V were achieved. The Commissions Internationale de L′Eclairage (CIE) coordinates of the device were (0.29, 0.34) at 9 V, which located in white light region. With increasing film thickness of HKEthFLYPh, light emission intensity from NPB increased compared to that of Alq₃.     

Spectral Characteristics of White Organic Light-emitting Diodes Based on Novel Phosphorescent Sensitizer

White organic light-emitting diodes were fabricated by using a novel phosphorescence bis(1,2-dipheny1-1H-benzoimidazole)iridium(acetylacetonate)(pbi)2Ir(acac) as sensitizer and a fluorescent dye of 4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran(DCJTB) codoped into a car-bazole polymer of poly(N-vinylcarbazole) (PVK). Through characterizing the UV-Vis absorption spectra,the photoluminescence spectra of (pbi)2Ir(acac) and DCJTB, and the electroluminescence spectral properties of the WOLEDs, the energy transfer mechanisms of the codoped polymer system were deduced. The results demonstrate that the luminescent spectra with different intensity of (pbi)2Ir(acac) and DCJTB were co-existent in the EL spectra of the blended system, which is ascribed to an incomplete energy transfer process in the EL process. The effcient F?rster and Dexter energy transfer between the host and the guests.     

Nondoped-type White Organic Light-Emitting Diode Using Star-Shaped Hexafluorenylbenzene as an Energy Transfer Layer

White organic light-emitting diodes (WOLEDs) with a structure of indium-tin-oxide (ITO)/N,N'-bis-(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (NPB)/1,2,3,4,5,6-hexakis(9,9-diethyl-9H-fluoren-2-yl)benzene (HKEthFLYPh)/5,6,11,12 -tetraphenylnaphtacene (rubrene)/tris(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3)/Mg:Ag were fabricated by vacuum deposition method, in which a novel star-shaped hexafluorenylbenzene HKEthFLYPh was used as an energy transfer layer, and an ultrathin layer of rubrene was inserted between HKEthFLYPh and Alq3 layers as a yellow light-emitting layer instead of using a time-consuming doping process. A fairly pure WOLED with Commissions Internationale De L'Eclairage (CIE) coordinates of (0.32, 0.33) was obtained when the thickness of rubrene was 0.3 nm, and the spectrum was insensitive to the applied voltage. The device yielded a maximum luminance of 4816 cd/m2 at 18 V.     

高效白色磷光有机电致发光器件

采用真空热蒸镀方法以4,4'-bis (carbazol-9-yl) biphenyl (CBP)为主体材料、以bis[2-(4-tert-butylphenyl) benzothiazolato-N,^C2] iridium (acetylacetonate) [(t-bt)₂Ir(acac)]磷光染料为掺杂剂构成黄色发光层, 制备了高效白光的有机电致发光器件(OLEDs). OLEDs的器件结构为indiumtin oxide (ITO)/N,N’-bis-(1-naphthyl)-N,N’-biphenyl-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine (NPB)/CBP: (t-bt)₂Ir (acac)/NPB/2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP)/8-hydroxy quinoline aluminum(Alq₃)/Mg:Ag, 从ITO阳极开始的第一层NPB为空穴传输层, 第二层超薄的NPB为蓝色发光层, BCP为空穴阻挡层和激子阻挡层, Alq₃为电子传输层. 结果表明, 器件电压在3 V启亮, 在16.5 V时, 器件的最高亮度达到15460 cd·m^-2; 在4 V时, 器件达到最大流明效率为7.5 lm·W^-1, 器件启亮后所发出的白光光谱在低电压时随电压变化有稍微的移动, 但是都在白光范围内变化. 在电压达到8 V后Commission Internationale I’Eclairage(国际照明委员会) (CIE)色坐标为(0.33, 0.32), 并且光谱及色坐标稳定, 不随电压变化而改变, 与最佳的白光坐标(0.33, 0.33)几乎重合. 同时, 从机理上解释了光谱移动和效率衰减的原因, 并探讨了载流子陷阱和能量传递的关系.