具有微腔结构的有机电致发光器件

具有微腔结构的有机电致发光器件＊刘祖刚唐春玖赵伟明张志林蒋雪茵许少鸿（上海大学材料学院，上海２０１８００）近来在有机电致发光器件中发现了微共振腔效应［１～３］。其中自发射的微腔效应如发射的光谱窄化、发射强度增加和发射的角度依赖关系已在许多有机电致发光...     

耦合微腔结构的有机电致发光器件

研究了耦合微腔结构的有机发光器件的光学和电致发光性能。通过将被动腔作为底部反射镜的方法,简化了耦合微腔的光学和发光性能的模拟,所得到的结果与实验符合得较好。在相同电流密度下与同样结构的普通OLED相比,耦合腔OLED的光谱强度在502 nm处增强了3.6倍,在550 nm处增强了5.6倍,光谱积分强度增加了0.5倍。普通OLED的最大电流效率和亮度是4.2 cd/A 和13 600 cd/m²。而耦合腔OLED则为7.0 cd/A 和 22 660 cd/m²。这种结构的器件出射光更集中于腔轴方向,有利于设计开发较高效率的有机激光器件。     

有机层厚度变化的有机电致发光器件与微腔器件光谱分析

设计中心波长为520nm,改变有机层厚度,即空穴传输层NPB和发光层Alq3的厚度,分别由10nm逐渐增加至100nm,器件的总体厚度也随着改变,分别计算模拟出有机电致发光器件(OLED)和微腔有机电致发光器件(MOLED)的电致发光谱(EL),并对光谱的积分强度、峰值强度、半峰全宽、峰值位置的三维分布图进行比较分析。综合考虑光谱的峰值位置(中心波长)、最大的峰值强度和积分强度(与亮度、效率相关)、最小半峰全宽(色纯度高)进行合理的设计,可以找到最佳厚度。发现:NPB和Alq3的厚度分别为70和62nm时,器件性能最佳,并且微腔器件的结果尤为明显。结果表明,通过模拟计算,可以深入探索MOLED和OLED发光特性,设计出合理的器件结构。     

微腔有机电致发光器件的谐振腔反射镜性能

根据微腔原理运用传输矩阵法对构成微腔有机电致发光器件(MOLED)谐振腔的两个反射镜进行模拟计算并比较,可观察到:随金属反射镜的反射率增大,微腔器件的电致发光(PL)谱的半峰全宽(FWHM)逐渐窄化;峰值逐渐蓝移至设计的谐振峰值520nm处;峰值强度和光谱积分强度逐渐增强。结果表明:金属反射镜反射率越大越好。随DBR反射镜的周期数从1增加到9,EL的峰值均为520nm,半峰全宽逐渐窄化,积分强度逐渐减弱;峰值强度由弱增强再减弱,4个周期时峰值强度最大,所以设计微腔器件时,DBR的周期是一项很重要的参数。DBR反射率太大不利于出光,太小微腔效应小。需要根据制作目的和需要进行合理选择。     

不同微腔结构有机电致发光器件的电致发光光谱模拟

采用传输矩阵法对有机电致发光器件(OLED)、微腔有机电致发光器件(MOLED)和耦合微腔有机电致发光器件(CMC)的电致发光光谱(EL)进行了模拟计算。OLED、MOLED和CMC的结构分别为glass/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq₃(62 nm)/Al、glass/DBR/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq₃(62 nm)/Al和glass/DBR₁/filler/DBR₂/ITO(134 nm)/NPB(74 nm)/Alq₃(62 nm)/Al。通过模拟计算发现:OLED光谱呈宽带发射,主峰峰值位于561 nm,肩峰峰值位于495 nm;MOLED光谱呈单峰窄带发射,峰值位于534 nm;CMC光谱呈双峰窄带发射,峰值分别位于520 nm和556 nm。MOLED光谱的色纯度最高;OLED与MOLED的光谱积分面积基本相同;CMC的光谱积分面积是OLED或MOLED的1.1倍,发光效率最高。结果表明,采用双耦合微腔结构可有效提高...     

微腔有机电致发光器件的角度依赖性

设计并制作了两个器件,一个是微腔有机电致发光器件(MOLED):G/DBR/ITO/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm);一个是无腔器件(OLED):G/ITO/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq₃(56 nm)/LiF(1 nm)/Al(150 nm)。测试并分析了器件性能。OLED在电流密度30 mA/cm²时的电致发光(EL)光谱随观测角度由0°~70°都是一宽谱带,是发光层DPVBi的特征发光谱,峰值都在452 nm处,半峰全宽均为70 nm,色坐标均为(x=0.18,y=0.19),无腔器件没有角度依赖性。相同电流密度下,微腔器件的EL谱随观测角度由0°~70°,发光峰值蓝移,由472 nm逐渐移至428 nm;峰值相对强度渐弱,由0.32变至0.02;半峰全宽由14 nm增加至120 nm;色坐标由(x=0.14,y=0.10)变至(x=0.19,y=0.25),颜色由紫蓝变成蓝白到接近白色。微腔器件具有明显的角度依赖性。     

红色磷光微腔有机电致发光器件的发光性能

制备了结构为G/DBR/ITO/Mo O3(1 nm)/Tc Ta(55 nm)/CBP∶Ir(piq)2acac(44 nm,6%)/TPBI(55nm)/Li F(1 nm)/Al(80 nm)的红色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED),同时制作了无腔对比器件OLED,研究微腔结构对磷光器件发光性能的影响。研究发现,OLED的电致发光(EL)峰值为626 nm,半高全宽(FWHM)为92 nm;MOLED的发光峰值为628 nm,FWHM为42 nm,窄化了1/2。MOLED的最大亮度、最大电流效率、最大外量子效率(EQE)分别为121 000 cd/m2、27.8 cd/A和28.4%,OLED的最大亮度、最大电流效率、最大EQE分别为54 500 cd/m2、13.1 cd/A和16.6%。结果表明,微腔器件的发光性能与无腔器件相比得到了较大幅度的提升。     

微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq₃作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq₃(49 nm)/MgAg(150 nm),得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m²,最大效率11.1 cd/A,典型亮度值100 cd/m²时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A,6 V和1.2 mA/cm²,CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。     

两种谐振腔长度的微腔有机电致发光器件模拟

微腔的谐振腔长度直接影响微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性,根据微腔器件的相关计算公式运用传输矩阵法,分别对微腔长度L=λ/2和L=λ(λ:中心波长)时,在微腔内不同位置激子复合发光的电致发光谱(EL)进行模拟计算和比较。发现:微腔长度为L=λ/2时,峰值均为520nm,半峰全宽均为17nm,激子处在微腔的中心位置时,峰值强度和积分强度均为最大。L=λ时,激子在腔内不同位置时,峰值均为520nm,半峰全宽均12nm,在腔的中心区域时,与L=λ/2时正好相反,峰值强度和积分强度最小。分析后判断是因为两种长度的微腔内电场强度分布不同,激子位于腔内电场的最大值处发光性能最好。说明要制作出高效率的MOLED,要区别不同谐振腔长度,并使激子处于腔内电场最大处。     

蓝色微腔有机发光器件

实现彩色显示需要高效率和高色纯度的红、绿、蓝三种颜色发光.与红、绿色器件相比,蓝光有机电致发光器件(OLED)有较低效率和较差的色纯度.为了改善器件性能,将微腔引入到OLED中,优化设计并制作出蓝色微腔有机电致发光器件(MOLED):Glass/DBR/ITO/NPB/DPVBi/Alq3/LiF/Al.得到蓝光微腔器件电致发光谱(EL)峰值位于472 nm,与无腔器件相比,峰值强度增强5.4倍,半峰全宽(FWHM)减小77.1%(仅为16 nm),光谱积分强度增加33%.微腔器件最大亮度8439 cd/m2,最大发光效率2.4 cd/A,CIE色坐标为(X=0.14,Y=0.10).结果表明,由于微腔效应的存在,导致微腔器件的EL谱线窄化和峰值强度增强,可提高器件的色纯度,改善器件发光性能.     

多层有机薄膜电致发光器件

制备了以苯乙烯锘三苯胺衍生物为空穴传输层Ａｌｑ３为发光层的双层有机薄膜电致姨光器件。还把不同厚度的恶二唑衍生物加在ＳＡ和Ａｌｑ３之间制备了两种三层结构的有机薄膜电致发光器件，实现了ＳＡ的蓝色发光。进行了器件存放实验，发现了器件在大气中有较好的稳定性。     

有机薄膜电致发光器件结构与发光特性的研究

从有机电致发光薄膜的发光机理出发，通过以Ａｌｑ薄膜器件、ＰＶＫ为空穴传输层和Ａｌｑ为发光层的双层 及ＰＶＫ掺荧光材料Ｐｅｒｙｌｅｎｅ的双层薄膜器件的研制，从器件的电致姚谱、电流密度－电压特性、亮度－电压特性的曲线的测试结果，计算分析了器件的流明效率、量子效率，并对有机薄膜电致发光器件的结构与发光特性之间的关系进行研究，利用能级理论分析了器件的姚特性随器件的结构不同所具有的规律。实验表明，加入ＰＶＫ     

染料掺杂的红色有机薄膜电致发光器件

近年来 ,有机发光二极管 (OL EDs)得到了广泛深入的研究[1～ 3] 。研究工作主要集中在探索新的有机荧光材料、载流子注入和输运材料 ,以及器件的新结构 ,力求得到发光效率高和稳定性好的各种不同颜色的发光。从目前的研究来看 ,尽管蓝色和绿色发光材料的效率已经足够高到实用 ,但红色发光材料仍然存在问题 ,对红色发光进行研究是非常必要的。有两条实现红色发光的途径 :掺杂能发红光的染料和用稀土离子配合物作基质或激活剂。利用能量传递的原理 ,在有机基质材料中掺杂荧光染料是获得高效、长寿命和所希望发光颜色的一种有效而简单的方法…     

微腔有机发光器件中的电致发光光谱

设计了结构为Glass/DBR/ITO/TPD/Alq3/Ag的微腔有机发光器件。从理论上详细地研究了腔内各层结构对器件电致发光谱性能的影响。结果表明:随着腔长厚度的增加,器件的归一化电致发光谱强度不断减小;在可见光区,器件的EL谱随发光层厚度的增加出现振荡变化。空穴传输层和发光层的界面位置对器件电致发光谱的影响也很大。最后得到,在设计微腔时发光层厚度要尽量窄,并且中心发光区域应位于谐振腔中电场的峰值位置。     

高效率的有机电致发光器件

有机电致发光器件 (OL EDs)的发光机理包括电子和空穴从电极的注入、激子的形成及复合发光 ,其中 ,空穴和电子的注入平衡是非常重要的。为了平衡载流子的注入以得到高效率和稳定性好的器件 ,人们不仅使用了电子注入更为有效的 L i F/ Al[1] 和 Cs F/ Al[2 ] 等复合电极 ,同时也使用了空穴缓冲层 ,如 S.A.Van Slyke等 [3]在ITO和 NPB之间使用 Cu Pc,使得器件的稳定性得到了明显的提高 ;A.Gyoutoku等[4 ] 用碳膜使器件的半寿命超过 3 5 0 0小时 ;最近 ,Y.Kurosaka等 [5]和 Z.B.Deng[6 ]分别在 ITO和空穴传输层之间插入一薄层 Al…     

有机电致发光的光学微腔效应

有机电致发光器件的Fabry-Perot光学微腔效应导致在一定波长的发射峰强度增加、宽度压窄,因而在有机彩色显示中受到人们的重视,阐述了有机电致发光的Fabry-Perot光学微腔的发展、微腔结构和微腔效应的各种表现和理论表征。     

基于新型有机红色材料的薄膜电致发光

对一种名为N,N双[4[2(4二氰甲烯基6甲基)4H吡喃2基]乙烯基]苯基苯胺的新型有机红色材料(BDCM)进行了薄膜发光行为的研究.此材料的一个三苯胺(给电子基)和两个二氰甲烯吡喃(受电子基)所形成的较好空间位阻和强荧光发射能力,使得其固体薄膜具有很高的红色荧光量子产率.所构成的ITO/CuPc/DPPP/BDCM/Mg:Ag红色薄膜电致发光器件在外加电压为19V时亮度达到582cd/m².且此器件的发光颜色不随外加电流密度的改变而变化,表明此材料有很好的电子传输和红色发射性能     

彩色有机薄膜电致发光及动态矩阵显示

研究了绿色、红色、蓝色和白色4种有机薄膜电致发光器件.通过掺杂得到了高稳定性的绿色及红色器件,绿色器件的半寿命达14000小时(初始亮度100cd/m²),红色器件的半寿命为7500小时(初始亮度50cd/m²).还研究了具有空穴锁定层及非锁定层的多种不同结构和材料的蓝色及白色器件.研究表明无论蓝色还是白色器件,具有空穴锁定层的器件稳定性较差,老化过程中界面势垒的变化很大.非锁定层的蓝色及白色器件中,新材料JBEM比DPVBi有更优越的性能.JBEM构成的蓝色器件的半亮度寿命为1035小时(初始亮度100cd/m²).由JBEM构成的白色器件中,由蓝色及红色掺杂在同一层的器件得到最好的稳定性,其半亮度寿命为2800小时(初始亮度100cd/m²),而且它具有发光颜色不随电流变化而变化的特点.在稳定性改善的基础上研制成功96×60线,分辨率为2线/mm的绿色及白色矩阵显示屏,还利用选择蒸发的方法制造了彩色矩阵屏,设计和研制了驱动及控制电路,实现了动态显示.     

红色有机发光二极管

制备了以芳香族二胺类衍生物TPD为空穴传输层、8－羟基喹啉铝Alq3掺杂红光染料DCJTB作为发光层LiF/Al为复合电极的红色发光二极管。研究了不同掺杂质量分数对器件发光光谱、亮度电流电压特性的影响。发现由于DCJTB的自极化作用,发光峰值位置有30nm的移动,当掺杂质量分数为0.2％和3％时,器件的最高亮度分别为17400cd/m^2和2900cd/m^2,20mA/cm^2时其亮度又分别为1080cd/m^2和150cd/m^2,量子效率分别为2％和0.5％。     

白色有机薄膜电致发光

198 7年柯达公司 C.W.Tang发表的有机薄膜电致发光[1] 因其在平板显示技术中的巨大应用前景而成为当前研究的热点。白色发光因是实现全彩色平板显示的重要方案之一 ,而倍受人们的关注。目前已有一些有关白光的报道 ,J.Kido[2 ,3]利用多层结构及三种染料掺杂的polymer实现白光 ,S.R.Forrest[4 ] 利用叠层实现白光 ,Y.Sato[5] 用了一种新的掺杂剂得到白光 ,M.Granstrom[6 ]和 Y.Yang[7]报道了polymer的白色发射。在这篇文章中 ,将报道一种利用锁定层中掺杂染料来实现白色有机电致发光的器件 ,其最高亮度达 863 5 cd/ m2 ,最大效率为1 .3…