云南北方奥雷德光电科技股份有限公司, 云南昆明 650223
叠层有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)白光器件具备低功耗、高亮度、高色域等性能优势。然而, 由于效率、寿命及驱动电压等性能仍有较大改进空间, 叠层结构的材料及电学结构仍需进一步优化。本文重点介绍叠层 OLED白光器件的最新研究进展, 总结了三类电荷产生层(Charge Generation Layer, CGL)在工程化应用中存在的问题以及其非破坏性检测方法; 综述高效叠层 OLED白光器件的“全磷光体系”、“并行通道激子收集”及“混合磷光热活性型延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)体系”最新研究成果, 对器件寿命问题进行总结, 探讨分析“分级掺杂”、“四色混合 TADF体系”等从结构方面提出优化方案, 并针对不同发光材料体系中的 CGL材料及结构综述叠层 OLED白光器件实现较低工作电压的技术方法, 最后对叠层 OLED白光器件的材料和结构提出改进建议。
叠层白光有机发光二极管 电荷产生层 有机发光单元 功能层结构 有机发光材料 tandem white OLEDs, CGL, Emitting Layer unit, func
1 山西大同大学 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室， 山西 大同 037009
2 清华大学 化学系， 北京 100084
3 上海大学 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室， 上海 200072
高性能蓝光磷光主体材料是实现高性能电致发光器件的重要因素之一。本文选取咔唑和二苯并［b，d］呋喃作为空穴传输基团和氰基苯基作为电子传输基团，通过合理的分子设计，制备了两例基于三取代苯衍生物的具有高三重态能级的新型双极性主体材料（材料1和2）。材料1和2在非极性或弱极性溶剂中具有强烈的蓝紫色荧光发射。研究发现，将氰基基团引入到苯环的不同位置可以有效地调节双极性主体材料的三重态能级（T1），特别是对于具有更高三重态能级的材料1，该化合物适用于制备高效蓝色磷光有机发光二极管（OLED）。此外，三取代分子设计策略还为双极性主体材料提供了有利于实现高性能有机电致发光的空间位阻效应。以材料1为主体的蓝色磷光OLED的峰值电流效率、功率效率和外量子效率分别达到31.53 cd/A、26.93 lm/W和16.17%。初步结果表明，三取代分子设计策略在设计用于蓝色电致发光的高性能主体材料方面具有巨大潜力。
双极性主体材料 蓝色电致发光 咔唑 二苯并［b，d］呋喃 有机发光二极管 bipolar host materials blue electroluminescence carbazole dibenzo［b，d］furan OLEDs
1 陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西 西安 710021
2 陕西莱特光电材料股份有限公司, 陕西 西安 710000
为了研究不同的空穴注入层修饰柔性衬底对柔性OLED器件性能的影响, 本文采用HAT-CN、PEDOT∶PSS、PEDOT∶PSS/HAT-CN 3种空穴注入层制备柔性OLED器件。设计的器件结构为PET/ITO/HIL/TAPC (60 nm)/CBP∶Ir(ppy)3 (20 nm, 10%)/TmPyPB (45 nm)/Liq (2 nm)/Al (100 nm)。采用旋涂的方法制备了PEDOT∶PSS, 其余有机层及阴极采用真空蒸镀法制备。结果表明, 采用PEDOT∶PSS/HAT-CN复合薄膜作为空穴注入层的柔性OLED器件性能最优。该器件的最大电流效率和最大功率效率分别为84 cd/A和76 lm/W。研究表明, 经PEDOT∶PSS修饰的柔性衬底表面更为连续及平滑, 不容易使器件发生漏电及短路现象; 同时PET/ITO/PEDOT∶PSS/HAT-CN复合薄膜在绿光波段有较高的透过率, 可以提高器件的出光率; 另外该双空穴注入结构使器件内部载流子的注入处于动态平衡状态, 增加了电子和空穴载流子的复合概率。
有机电致发光 双空穴注入层 柔性 OLEDs double HIL flexible PEDOT∶PSS PEDOT∶PSS HAT-CN HAT-CN
西安瑞联新材料股份有限公司, 陕西 西安 710077
有机电致发光蓝光器件存在效率低、寿命不理想等问题。为了实现高效率、长寿蓝光器件, 通过茚并蒽连接二苯胺得到一种新型蓝光荧光发光材料: 13,13-二甲基N, N-二-对甲苯基-13H-茚并[1,2-B]蒽-2-胺, 经过器件优化实现高效、长寿命蓝光有机电致发光二极管。基于这种新型蓝光材料电致发光器件能够达到10.2 cd/A的电流效率, 效率滚降较小, 峰值光谱462 nm, 色坐标(0.15, 0.17)。在室温10 mA/cm2恒定电流密度下测试器件的工作寿命, 该蓝光材料的器件寿命达到329 h, 几乎是参考器件BCzVBi寿命(169 h)的2倍。结果表明, 该材料可以实现高效长寿命蓝光有机电致发光器件, 特别是对于高性能白光有机发光二极管和全彩显示器件具有潜在的应用价值。
有机电致发光 蓝光发光材料 高效率 长寿命器件 OLEDs blue emitter high efficiency long lifetime devices
1 青岛大学物理科学学院, 山东 青岛 266071
2 泰山学院物理与电子工程学院, 山东 泰安 271021
为提高有机电致发光器件(OLEDs)的阴极电子注入效率, 我们设计了新型的阴极杂化修饰层, 其结构为Bphen∶LiF/Al/MoO3, 将其应用到器件ITO/NPB/Alq3/Al中, 参考器件的电子注入层选用传统材料LiF。 实验研究表明, 与传统的阴极修饰层LiF相比, 基于这种杂化结构的阴极修饰层非常有效。 测试了器件的电致发光光谱(EL谱), 其峰值位于534 nm, 发光来自于Alq3, 实验中我们可以观察到明亮的绿色发光。 将其与传统参考器件的EL谱进行对比, 在电流密度40 mA·cm-2下, 两个器件的电致发光光谱是一致的。 在0～100 mA·cm-2范围内, 对器件的EL谱进行了测试。 实验结果表明, 随着电流密度的增加, 器件的发光增强, 但是EL谱的形状和谱峰的位置是固定不变的。 与参考器件对比, 基于杂化修饰层的器件的发光性能更好。 研究表明, 杂化修饰层的最佳参数为Bphen∶LiF(5 nm; 6%)/Al(1 nm)/MoO3(5 nm), 在测试范围内, 器件的最大电流效率和最大功率效率分别为4.28 cd·A-1和2.19 lm·W-1, 相比参考器件提高了25.5%和23.7%。 器件的电流密度-电压特性曲线表明阴极杂化修饰层可以增强电子的注入, 使器件中的载流子更加平衡, 从而提高了器件的发光性能。 从两个角度对器件效率的增强进行了理论方面的论证。 一方面利用阴极杂化修饰层的作用机制来解释。 在HML中, LiF能填充Bphen的电子陷阱, 增强电流的注入, 同时HML也能限制空穴的传输, 减小空穴电流。 另一方面从电荷平衡因子的角度, HML增强了电子的注入, 使得器件的电荷平衡因子增大, 空穴和电子的平衡性更好。 实验研究表明, 阴极杂化修饰层很好地增强了器件的效率。
阴极杂化修饰层 电荷平衡因子 OLEDs OLEDs Cathode Hybrid Layer Charge balance factor 光谱学与光谱分析
2019, 39(11): 3383
陕西科技大学 电气与控制工程学院, 陕西 西安 710021
为了提高顶发射OELD的效率, 降低电压, 基于纳秒激光刻蚀技术制备了一种用于顶发射OLED的低成本可重复的方形微结构阵列基板, 在此基础上制备了顶发射OLED器件。实验发现, 利用这种基板可以有效提高器件的出光效率, 降低器件的驱动电压。其中, 使用20 μm的方格微结构阵列基板的器件的最高效率达到66.7 cd/A, 40 mA/cm2下亮度达到20 103 cd/m2, 相比于未经刻蚀的无结构器件分别提高9.8%和6.9%; 而使用40 μm的方格微结构阵列基板的器件驱动电压最低, 在40 mA/cm2下为9.58 V, 相较未经刻蚀的无结构器件降低了0.26 V。分析表明, 器件光效的提升和驱动电压的降低主要有两点原因: 首先由于基于微结构阵列基板制备的器件中存在褶皱结构, 可以破坏器件的光波导, 并且增大了器件面积而降低驱动电压; 其次纳秒激光刻蚀产生的光栅条纹可以提高光提取效率, 同时增强局部电场以提高电极的载流子注入能力。
顶发射OLED器件 微结构阵列 纳秒激光刻蚀 top-emitting OLEDs microstructure array nanosecond laser etching
基于ITO/NPB/TCTA/Ir(MDQ)2(acac)∶TCTA/FIrpic∶TmPyPb/Ir(ppy)3∶TmPyPb/TmPyPb/LiF/Al结构的三原色白光器件, 通过分别在蓝光与红光、绿光发光层界面处插入2 nm TCTA与2 nm TmPyPb中间层, 研究了中间层的有无对器件性能的影响。结果表明, 中间层的引入可以调整激子的分布, 影响能量转移。具有双中间层的器件实现了高质量的白光发射, 最大发光效率达到22.56 cd/A。
有机发光二极管 中间层 三原色 能量转移 organic light-emitting diodes(OLEDs) interlayer primary three colors energy transfer
