OLED(Organic Light-emitting Diodes),中文名稱為有機發光二極管,是基于有機半導體材料的發光二極管。OLED由于具有全固態、主動發光、高對比度、超薄、低功耗、無視角限制、響應速度快、工作溫度范圍寬、易于實現柔性和大面積、功耗低等諸多優點,不但可以作為顯示器件,在照明領域也有很好的應用前景,OLED已經被視為21世紀最具前途的顯示和照明產品之一。
OLED材料
OLED材料的特性極大地影響OLED器件的性能,對于OLED發光材料,固態下有較強熒光、載子傳輸性能好、熱穩定性和化學穩定性強、量子效率高且能夠真空蒸鍍或可很好地溶解等特性是非常必要的,各公司和研究機構一直在材料規模制備做更多的工作。
有機電極材料:電極材料分為陽極材料和陰極材料,其中陽極材料常用的是銦錫氧化物(ITO),而陰極材料是各種低功函數的金屬,如Al、Ag、Mg、Ca、Ba等。除了利用碳材料和納米金屬線在陽極進行電極研究,有科學家在復合陰極材料中進行探索,比如使用八羥基喹啉鋰來代替常用的氟化鋰來改善電子注入,也有研究小組注重于純有機材料在旋涂技術中對OLED器件的改善, Jen K-Y Alex研究小組就開發了一種基于聚芴主鏈的水溶性的高分子界面材料PF-OH,制備出高效的高分子OLED白光器件,相比于傳統的無機界面材料有低成本、節省工藝步驟的優勢。
有機電荷傳輸材料:為了降低電荷從電極注入后進入發光層的勢壘,在器件中引入合適的電荷傳輸材料是非常必要的。對于傳輸材料而言,最重要的是實現載流子的平衡,以免有空穴或電子的浪費。目前常用的空穴傳輸材料一般具有芳香胺單元,如NPB,TPD,TCTA和TAPC等,而常用的傳輸材料有AlQ、BCP、PBD、TPBI以及最近Junji Kido小組開發出的Tm3PyPB]。
客體磷光材料:磷光材料的研究仍然集中在重金屬配合物,尤其是在金屬銥的配合物研究和開發,目前的難點圍繞著藍色磷光材料展開。LG公司的Youngjin Kang小組開發了一類帶二氟吡啶這類強拉電子基團的銥配合物fac-[Ir(dfpypy)3],該化合物的在二氯甲烷中有著高達77%的量子效率。除了傳統的C^N配體之外,C^P配體也逐步走進了科學家的視野, Yun Chi小組開發了一種新的方法來制備C^P配體的銥配合物,想擺脫對傳統C^N配體的束縛,由于磷原子的給電子能力更強,形成的配合鍵的鍵強也更強,有利于發光光譜的藍移。除了金屬銥配合物之外,最近Mark Thompson小組利用更為廉價的一價銅的配合物來制作磷光材料,制備了一種新的配體mCPy,制備器件時用其和CuI共蒸鍍,得到[CuI(mCPy)2]2,也取得了4.4%的外量子效率,這個是一個令人關注的進展。
主體材料:主體材料是獲得高性能器件的關鍵,主體材料的研究在近幾年取得了長足進步。主體材料可以分為空穴傳輸型主體材料,電子傳輸型主體材料和雙極傳輸型主體材料。空穴傳輸性主體材料一般都包含芳香胺結構,常見的是咔唑和三苯胺基團;最近的一些研究也開始的引入芳香醚結構。最為常用的CBP分子,由兩個苯基咔唑分子組合而成,是最早見于文獻報道的主體材料,由于咔唑結構有很好的空穴傳輸性能,同時擁有很好的三線態能級,是主體材料構建中的理想選擇,但是僅有2.56 eV的三線態能級將其應用限制在綠光和紅光領域,而在藍光磷光器件中的表現不夠優良。最近的研究則是通過改變CBP的連接方式或是引入橋環結構提高其熱穩定性能得到BCBP或是改變其連接方式來改變能級分別得到m-CBP和o-CBP,后兩者的三線態能級達到2.84 eV 和3.00 eV,而藍光器件的外量子效率分別達到8.7%和14.2%。
熒光材料方面,性能最高的是日本出光興產(Idemitsu Kosan)的材料。紅光效率達到了11cd/A,壽命高達16萬小時;綠光效率達到30cd/A,壽命為6萬小時;正在開發中的高效率、長壽命藍光材料BD-2 (0.13, 0.22),效率為 8.7cd/A,壽命2.3萬小時。磷光材料方面,UDC公司開發的紅光材料色度坐標為(0.67,0.33),效率達到15cd/A,500 cd/m2下工作壽命超過15萬小時;綠光材料色坐標為(0.34,0.61),效率達到65cd/A,初始亮度為1000 cd/m^2時,壽命超過4萬小時;最難得到的藍色磷光材料效率達到了30cd/A,在200 cd/m^2的初始亮度下,壽命達到了10萬小時。總體上講,OLED紅、綠、藍三色材料的發光效率和發光壽命均基本滿足實用化需求。表13-3給出了國際代表性公司在OLED材料方面取得的器件性能進展。
目前國際上與OLED有關的專利已經超過1400份,其中最基本的專利有3項。小分子熒光OLED材料的基本專利由美國Kodak公司所有,高分子OLED材料專利由英國CDT和美國Uniax公司擁有,而小分子磷光OLED材料則由美國UDC公司擁有。
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