基于新型磷光主体的高性能白光有机发光二极管的制备与研究

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相较传统发光二极管(Light-Emitting Diodes,LEDs)而言,有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs)以其低能耗、广色域、高对比度、可自发光、可柔性化等优点,在近年来吸引了越来越多的照明和面板厂商的关注,并且逐渐在照明和显示领域有所应用。目前,OLEDs产品已经遍布在人们的生活中,最新的产品包括京东方公司提供的华为折叠手机上的OLED全面屏、LG公司的超高清曲面OLED电视、三星公司的90 Hz OLED电脑屏幕、苹果手表iWatch上的OLED小尺寸显示器等等。然而事实上,高效率、低滚降、低成本三者兼具的OLEDs器件仍待研究者不断探索和开发。高效率的单色OLEDs是所有研究的基础,为了提高器件的效率,办法之一就是调整器件的结构。由于使用激基复合物作为共主体可以降低激子的注入和传输势垒,扩大激子的复合区域,在第一个工作中,我们据此设计了一种新型激基复合物作为红光磷光客体材料的共主体,制备得到的红光OLED器件最大外量子效率(External Quantum Efficiency,EQE)达到了 28.1%。同时单发光层的白光OLED器件随着亮度增加的情况下光谱也会随之改变,基于上述高效红光OLED器件,我们合理设计了双发光层的白光OLED器件,通过精确调节蓝-红发光层的厚度,我们可以得到高效率、光谱稳定的优异白光OLED器件。所优化的白光器件在(0.47,0.40)的色坐标下最大的外量子效率可以达到24.2%,功率效率(Power Efficiency,PE)可以达到 65.1lm W-1,电流效率(Current Efficiency,CE)可以达到 50.0 cd A-1,并且当器件的亮度从10 cdm-2增加到7000cd m-2后,色坐标的变化仅为(0.006,0.006)。该项工作为以后如何设计光谱稳定的白光OLED器件提供了一个可靠的思路。涉及到三线态湮灭的这一过程会导致磷光OLED器件效率滚降,而热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)材料优势之一,就是三线态上的激子可以通过反系间窜越(Reverse Intersystem Crossing,RISC)到单线态上,以此来降低发光层中三线态激子的密度。第二个工作中,我们基于咔唑与三嗪的杂化物,设计合成了一种三线态寿命很短的TADF主体材料(Trz-PhCz)。基于这个主体材料,我们制备得到的绿、黄、橙、红四种单色光OLED器件在亮度到达10000cdm-2后,其外量子效率仍然能够超过20%,另外我们获得的基于客体材料Ir(ppy)2(acac)与PO-01的绿、黄光OLED器件的最大功率效率分别为111.8 lm W-1和98.9 1m W-1。基于高效率的单色光OLED器件,我们又分别制备了基于单发光层的双色白光OLED器件,在色坐标(0.42,0.48)下,白光OLED器件的最大功率效率为102.5 lm W-1。这项工作通过控制材料的单线态寿命,为设计高效TADF主体材料提供了一项新的思路。
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