新型结构对白光有机电致发光器件性能的改善

摘要

白光有机电致发光器件(WOLED)具有质量轻、阈值电压低、对比度高等优点，特别适用于作照明光源、彩色OLED显示和液晶显示屏(LCD)背光源[1，2]，由于薄膜晶体管－液晶显示屏(TFT-LCD)生产中广泛应用的彩色滤色膜技术日趋成熟，因此白光加彩色滤色膜已成为实现全彩显示的重要研究方案。我们采用高效的TBADN:3wt％DSA-Ph作为蓝光层，红光层则分别使用了三种常见的荧光材料：DCJTB,Rubrene和MEH-PPV，根据它们各自的特性，我们设计了不同的新型器件结构来提高有机电致发光白光器件的性能：
　　 (1)采用双发光层双主体结构，可以制备效率稳定的白光有机电致发光器件。其中蓝光层是TBADN:3wt％DSA-Ph，红光层是[TBADN:Alq3]:2wt％DCJTB,通过改变红光层中Alq3和TBADN的掺杂比来调节器件的发光效率和颜色。当[TBADN:Alq3]为75∶25时获得了效率最高、色度好、性能稳定的白光，在20mA/cm2时，器件的发光效率为6.27cd/A,CIE色坐标为(0.364,0.348)。当电流密度为200mA/cm2时，发光效率仍能保持在6.15cd/A，色度坐标为(0.344,0.344)。当红光层的厚度从40nm减小到30nm时，发光效率可以提高到6.897cd/A，白光色度则为(0.3150,0.3132)。由于在[TBADN:Alq3]双主体结构中，TBADN具有双极性，从而改善了器件中载流子的平衡及其在发光层中的分布，Alq3的极化作用提高了红光层中的F(?)rster能量传递效率，进而提高了器件的性能。
　　 (2)薄层结构提供了一种简单有效的制备白光有机电致发光器件的新途径。将1nm Rubrene薄层嵌入空穴传输层(NPB)和蓝色发光层(TBADN)界面的两侧，其不同的位置都可以使得发光色度从深蓝到达偏黄，经过一个色度坐标(0.3250,0.3076)，发光效率2.46cd/A的白光点。采用三色间隔层结构，可以实现高发光效率的白光有机电致发光器件，NPB:5％Rubrene,TBADN:3％DSA-Ph和Alq3:1％C545T分别作为红光层，蓝光层和绿光层，在蓝绿发光层之间插入5nmTBADN作为间隔层，减少它们之间能量传递所带来的能量损失，但不阻碍C545T通过俘获载流子来发光，最终得到的白光色度为(0.3004,0.4045)，亮度最高可达36590cd/m2，发光效率也高达12.44cd/A。
　　 (3)采用色转换空穴注入层结构，能够制备出色度稳定和低成本的白光有机电致发光器件。该结构的实现是基于红色荧光高分子材料MEH-PPV具有空穴传输特性和较高的色转换效率。MEH-PPV被旋涂在玻璃衬底的正面，即作为色转换层，又作为空穴注入层。蒸发一层30nm厚的NPB，起到传输空穴，阻挡电子和激子的作用。TBADN:3％DSA-Ph则用来实现蓝色电致发光，并且激发MEH-PPV产生红色光致发光。白光色度坐标为(0.3241,0.3390)，发光效率最高可达4.7cd/A，电流密度从20mA/cm2变化到400mA/cm2，色度坐标的变化不超过±(0.002;0.002)，和下转换白光器件一样拥有极好的色度稳定性，但是发光效率却是它的4倍，这归因于较高的外耦合效率和发光层中更加平衡的载流子。