基于荧光材料的白光有机电致发光器件的制备与研究

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有机电致发光器件(OLED)是近年来商用的新型发光二极管,因其独特的优势在全彩显示及固态照明领域有广泛的应用前景。白光OLED作为照明光源具有面光源、低散热、可实现柔性及制备工艺简单等有别于无机LED的独特优点。虽然磷光OLED可有效利用单线态与三线态激子实现高效率,但磷光材料稳定性差以及重金属的引入不可避免地降低器件寿命同时增加了制造的复杂性及成本。为了制备节能绿色环保光源,设计并优化基于传统荧光材料与热致延迟荧光(TADF)材料的器件结构,使得降低成本的同时有效地提高器件效率进而制备高性能全荧光白光OLED。本论文主要阐述了荧光电致发光器件的发光机理、工艺优化及结构优化的研究结果。(1)蓝光材料的效率与稳定性一直都是行业发展瓶颈,本文选用荧光材料(2-(2-羟基苯基)-吡啶)铍(Bepp2)以及9,10-双[4-(6-甲基苯并噻唑-2-基)苯基]蒽(DBz A)作为发光客体,根据其能级以及发光特性选择相匹配的主体材料分别优化蓝光器件性能。综合对比我们选择DBz A材料作为蓝光客体,并引入红光材料2-叔丁基-4-(二氰基亚甲基)-6-[2-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(DCJTB)以及绿光材料(苯噻唑基)-四氢-叔甲基-苯丙烯,喹嗪-11酮(C545T),制备了一系列基于传统荧光材料的高性能白光OLED。单发光层白光OLED实现了色温范围从2700到12104 K可调,光谱稳定的双发光层以及三发光层白光OLED实现高显色指数(CRI)分别为85和88。(2)由于传统荧光器件效率相对较低,因此本文引入TADF材料来敏化传统荧光材料从而提升器件性能。分别对基于TADF材料10,10’-(4,4’-磺酰双(4,1-苯))双(9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶)(DMAC-DPS)以及10-(4-(4,6-二苯基-1,3,5-三唑-2-基)苯基)-10H-螺[吖-9,9’-芴](Spiro Ac-TRZ)的蓝光器件性能进行优化,并选择较合适的Spiro Ac-TRZ材料作敏化剂,分别选用TADF材料N-(4-叔丁基苯基)-1,8-萘脒-9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶(NAI-DMAC)与传统荧光材料DCJTB作为红光客体,制备全TADF以及超荧光白光器件。最终发现超荧光器件表现出更低的器件效率滚降以及更长的器件寿命达到10小时。(3)TADF材料与传统荧光材料组合表现出较好的器件性能,但双波段白光器件的CRI还有待提高。因此本文制备基于TADF绿光2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4Cz IPN)与传统荧光DBz A双波段的蓝-绿光器件,并与高效TADF橙光N-(4-叔丁基苯基)-1,8-萘脒-9,9-二苯基-9,10-二氢吖啶(NAI-DPAC)材料叠加制备双发光单元三波段叠层白光器件。为了进一步提高特殊显红指数R9来增加对饱和红色的还原能力,引入深红光TADF材料7,10-双(4-(二苯基氨基)苯基)-2,3-二氰基吡嗪基苯并芘(TPA-DCPP)发光单元制备了三发光单元四波段全荧光叠层白光器件。由于叠层器件受发光层直接能量传递影响小使得白光器件光谱更加稳定,可有效地保留各发光单元器件的特性,并提高器件效率及寿命。最佳三发光单元叠层器件获得最大亮度、最大电流效率、最大功率效率分别为15411 cd/m~2、101.2 cd/A、46.7 lm/W,最佳CRI高达95。
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