基于蓝光热活化延迟荧光WOLED的结构与性能研究

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白光有机发光二极管(White Organic Light-Emitting Diode,WOLED)由于面光源、可柔性、轻薄、自发光等优势而广泛应用于显示和照明领域。自热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)现象被发现以来,由于具有此机理的材料可以通过反向系间窜越利用三线态激子而实现100%的内量子效率,且不依赖于重金属,还具有宽光谱和双极性等优点,因此基于TADF单分子材料或TADF激基复合物的WOLED成为研究的焦点,两者可以作为发光剂或主体应用于器件。经过发展,单/多发光层内掺杂几种荧光或磷光材料的结构,串联结构,全激基复合物结构等不同白光器件被设计,但目前为止,高性能WOLED仍处于多发光层多元掺杂的结构复杂,工艺繁琐阶段。本论文是基于蓝光热活化延迟荧光,采用蓝橙/红互补,减少发光材料的使用,设计合理的器件结构,有效利用单三线态激子,旨在制备结构简单的双色高性能WOLED,将WOLED向低成本、结构简单、高效低功耗、高色质的趋势推进。论文的主要研究内容如下:1.设计基于高效蓝光TADF主体的单层全荧光WOLED。将橙红荧光材料Rubrene和DCJTB分别掺进蓝光TADF材料m SOAD中,得到两种白光器件。通过合理的结构设计,实现电荷平衡的注入、传输,限制电荷/激子进一步迁移。经掺杂浓度调节,分别获得色温~7747 K,最大外量子效率为12.2%的冷白光器件和色温~3624 K,最大外量子效率为9.0%的暖白光器件。蓝光TADF材料高效的反向系间窜越以及主客之间有效的能量传递,使得三线态激子得到有效利用,是简单荧光WOLED突破5%的外量子效率上限,达到高效的主要原因。2.制备基于蓝光TADF激基复合物与磷光超薄层结合的非掺WOLED。激基复合物相对TADF分子制备更简单,利用高效蓝光激基复合物m CP:PO-T2T,作为发光层,两侧插入超薄层Ir(pq)2accac,研究激基复合物与超薄层厚度变化对器件性能的影响。厚度调整能有效调节WOLED的效率及光谱:最大外量子效率范围为15%~22%,色温范围为1600 K~2600 K。磷光超薄层通过自身捕获三线态激子,有效减少激基复合物内三线态激子浓度,因此减弱单线态-三线态激子淬灭、三线态-三线态激子湮灭,获得比掺杂结构高效率、低效率滚降的优异性能。3.设计制备基于高效蓝光与红光激基复合物的双色高显色指数的全激基复合物WOLED。利用金属基复合物Ir(ppy)3与PO-T2T形成高效红光激基复合物,最大外量子效率可达5.7%。利用该高效红光激基复合物分别与蓝光激基复合物m CP:PO-T2T的界面/混合形式制备WOLED。分别改变界面蓝光激基复合物给受体厚度与混合蓝光激基复合物的比例,调整光谱和效率,优化器件均具有>80的高显色指数。另在两层激基复合物中间插入间隔层,研究其对激子再复合区的调控,探究多发光层全激基复合物白光器件光谱稳定性的改善方法。
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