对有机电致发光体的不懈努力 取得突破成果
2016-07-15
最近一段时间,由一些技术人员研究者对有机电致发光体达到了一个新高度。他们发明的“红光有机电致发光器件”的专利,获得了国家授权的专利发明。
其实,有机电致发光器件,就是OLED。
按照组件所使用的发光层有机薄膜材料和载流子传输层的不同,OLED可分为两种不同的技术类别。一是以颜料和有机染料等为发光材料的小分子基OLED,典型的小分子发光材料为Alq(8-羟基喹啉铝);另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED,典型的高分子发光材料为PPV(聚苯撑乙烯及其衍生物。 3.基本结构和发光机理 OLED是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层,发光层上方有一层低功函数的金属电极。当电极上
加有电压时,发光层就产生光辐射。和无机薄膜电致发光器件(TFEL)不同,有机材料的电致发光属于注入式的复合发光,其发光机理是由正极和负极产生的空穴和电子在发光材料中复合成激子,激子的能量转移到发光分子,使发光分子中的电子被激发到激发态,而激发态是一个不稳定的状态,去激过程产生可见光。为增强电子和空穴的注入和传输能力,通常又在ITO和发光层间增加一层有机空穴传输材料或/和在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层,以提高发光效率。发光过程的Jablonski能级图, 其能量可以通过以下的几种方式释放:1通过振动驰豫、热效应等耗散途径使体系能量衰减;2通过非辐射的跃迁,耗散能量,比如内部转换、系间窜跃等形式,如S1→T1;3通过辐射跃迁的荧光发光(S1→S0,S2→S0)和磷光发光(T1→S0)。在能量释放时,这些不同形式的能量耗散过程是一个相互竞争的过程。由于在常温下,有机分子的磷光非常弱,所以只有其中空穴和电子复合成单重态激子的部分才能通过辐射跃迁发射荧光,从而成为有效的有机电致发光。其中本身能发生辐射跃迁发光的那部分只是所吸收的总体能量中很小的一部分,即总体吸收的能量中能够转化为电致发光部分的能量很少。而且,在器件的制备过程中,材料的缺陷、电极的纯度以及不同材料界面对发光强度和整体性能都有很大的影响。
有机小分子电致发光的原理是:从阴极注入电子,从阳极注入空穴,被注入的电子和空穴在有机层内传输。第一层的作用是传输空穴和阻挡电子,使得没有与空穴复合的电子不能进入正电极,第二层是电致发光层,被注入的电子和空穴在有机层内传输,并在发光层内复合,从而激发发光层分子产生单重态激子,单重态激子辐射跃迁而发光。对于聚合物电致发光过程则解释为:在电场的作用下,将空穴和电子分别注入到共轭高分子的最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO),于是就会产生正、负极子,极子在聚合物链段上转移,最后复合形成单重态激子,单重态激子辐射跃迁而发光。 也有人认为,电致发光机理属于注入式发光,在正向偏压的作用下,ITO电极向电荷传输层注入空穴,在电场的作用下向传输层界面移动,而由铝电极注入的电子也由电子传输层向界面移动,由于势垒的作用,电子不易进入电荷传输层,而在界面附近的发光层(Alq)一侧积累。由于激子产生的几率与电子和空穴浓度的乘积成正比,在空穴进入Alq层后与电子界面处结合而产生激子的几率很大,因而几乎所有的激子都是在界面处与Alq层一侧很狭窄的区域(约36nm)内产生。因而发光不仅仅是在Alq层,而且主要在电子/空穴传输层的界面[6]
有机电致发光器件作为新一代平板显示技术,具有开启电压低、响应速度快、主动发光、视角宽、无辐射、耐低温和抗震性能好等优点,因此在全彩色显示领域具有广阔的应用前景。在全彩色显示技术中,彩色模式多采用RGB独立发光模式,这种模式是利用精密的金属荫罩与CCD像素对位技术,首先制备红、绿、蓝三基色发光中心,然后调节三种颜色组合的混色比,产生真彩色。该项技术的关键在于提高各发光元件的色纯度和发光效率。对目前有机电致发光全彩显示器而言,红光的效率和色纯度普遍偏低。因此,开发和研制高性能的红光有机电致发光器件,对实现有机电致发光全彩显示具有重要意义。
本发明是一种红光有机电致发光器件的制备方法,它以在主体材料中共掺杂绿光敏化剂和红光发光材料作为发光层,通过载流子瀑布式俘获的发光过程,有效地抑制了器件中空间电荷的过度积累,降低了激子淬灭效应,从而达到提高红光发光效率和亮度的目的。同时,通过优化敏化剂和发光材料的掺杂浓度,实现了纯红光发射,保证了红光的色纯度。制备的全荧光红光器件具有高色纯度、高效率和高亮度的特点,有机发光OLED面板完全能够满足色彩展示的要求。突破OLED面板前进的困难走上新的台阶。
其实,有机电致发光器件,就是OLED。
按照组件所使用的发光层有机薄膜材料和载流子传输层的不同,OLED可分为两种不同的技术类别。一是以颜料和有机染料等为发光材料的小分子基OLED,典型的小分子发光材料为Alq(8-羟基喹啉铝);另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED,典型的高分子发光材料为PPV(聚苯撑乙烯及其衍生物。 3.基本结构和发光机理 OLED是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层,发光层上方有一层低功函数的金属电极。当电极上
加有电压时,发光层就产生光辐射。和无机薄膜电致发光器件(TFEL)不同,有机材料的电致发光属于注入式的复合发光,其发光机理是由正极和负极产生的空穴和电子在发光材料中复合成激子,激子的能量转移到发光分子,使发光分子中的电子被激发到激发态,而激发态是一个不稳定的状态,去激过程产生可见光。为增强电子和空穴的注入和传输能力,通常又在ITO和发光层间增加一层有机空穴传输材料或/和在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层,以提高发光效率。发光过程的Jablonski能级图, 其能量可以通过以下的几种方式释放:1通过振动驰豫、热效应等耗散途径使体系能量衰减;2通过非辐射的跃迁,耗散能量,比如内部转换、系间窜跃等形式,如S1→T1;3通过辐射跃迁的荧光发光(S1→S0,S2→S0)和磷光发光(T1→S0)。在能量释放时,这些不同形式的能量耗散过程是一个相互竞争的过程。由于在常温下,有机分子的磷光非常弱,所以只有其中空穴和电子复合成单重态激子的部分才能通过辐射跃迁发射荧光,从而成为有效的有机电致发光。其中本身能发生辐射跃迁发光的那部分只是所吸收的总体能量中很小的一部分,即总体吸收的能量中能够转化为电致发光部分的能量很少。而且,在器件的制备过程中,材料的缺陷、电极的纯度以及不同材料界面对发光强度和整体性能都有很大的影响。
有机小分子电致发光的原理是:从阴极注入电子,从阳极注入空穴,被注入的电子和空穴在有机层内传输。第一层的作用是传输空穴和阻挡电子,使得没有与空穴复合的电子不能进入正电极,第二层是电致发光层,被注入的电子和空穴在有机层内传输,并在发光层内复合,从而激发发光层分子产生单重态激子,单重态激子辐射跃迁而发光。对于聚合物电致发光过程则解释为:在电场的作用下,将空穴和电子分别注入到共轭高分子的最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO),于是就会产生正、负极子,极子在聚合物链段上转移,最后复合形成单重态激子,单重态激子辐射跃迁而发光。 也有人认为,电致发光机理属于注入式发光,在正向偏压的作用下,ITO电极向电荷传输层注入空穴,在电场的作用下向传输层界面移动,而由铝电极注入的电子也由电子传输层向界面移动,由于势垒的作用,电子不易进入电荷传输层,而在界面附近的发光层(Alq)一侧积累。由于激子产生的几率与电子和空穴浓度的乘积成正比,在空穴进入Alq层后与电子界面处结合而产生激子的几率很大,因而几乎所有的激子都是在界面处与Alq层一侧很狭窄的区域(约36nm)内产生。因而发光不仅仅是在Alq层,而且主要在电子/空穴传输层的界面[6]
有机电致发光器件作为新一代平板显示技术,具有开启电压低、响应速度快、主动发光、视角宽、无辐射、耐低温和抗震性能好等优点,因此在全彩色显示领域具有广阔的应用前景。在全彩色显示技术中,彩色模式多采用RGB独立发光模式,这种模式是利用精密的金属荫罩与CCD像素对位技术,首先制备红、绿、蓝三基色发光中心,然后调节三种颜色组合的混色比,产生真彩色。该项技术的关键在于提高各发光元件的色纯度和发光效率。对目前有机电致发光全彩显示器而言,红光的效率和色纯度普遍偏低。因此,开发和研制高性能的红光有机电致发光器件,对实现有机电致发光全彩显示具有重要意义。
本发明是一种红光有机电致发光器件的制备方法,它以在主体材料中共掺杂绿光敏化剂和红光发光材料作为发光层,通过载流子瀑布式俘获的发光过程,有效地抑制了器件中空间电荷的过度积累,降低了激子淬灭效应,从而达到提高红光发光效率和亮度的目的。同时,通过优化敏化剂和发光材料的掺杂浓度,实现了纯红光发射,保证了红光的色纯度。制备的全荧光红光器件具有高色纯度、高效率和高亮度的特点,有机发光OLED面板完全能够满足色彩展示的要求。突破OLED面板前进的困难走上新的台阶。