精品文檔-下載后可編輯oled量子效率-新品速遞新型平面顯示器發(fā)光技術的研究是現(xiàn)階段的一個研究熱點,其目標是用新型的、高效的、輕質的平面顯示器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的、笨重的、耗能多的陰極射線管。目前,液晶顯示器在一些領域里已經(jīng)取代了陰極射線管占有平面顯示器的主要市場,但近一、二年來,一種新型的有機電致發(fā)光平面顯示器(OLEDs)受到了人們的廣泛關注。與液晶平面顯示器相比,有機電致發(fā)光平面顯示器具有主動發(fā)光、輕、薄、對比度好、無角度依賴性、能耗低等顯著特點,在這類應用上有明顯的優(yōu)勢,具有廣闊的應用前景。實際上,早報道有機電致發(fā)光應追溯到1963年,Pope等人用蒽單晶制備了有機電致發(fā)光器件[1]。但是人們次用真空蒸鍍成膜制備高效的OLEDs是直到1987年CWTang等成功研制出一種有機發(fā)光二極管(OLED),用苯胺-TPD做空穴傳輸層(HTL),鋁與八羥基喹啉絡合物-ALQ作為發(fā)光層(EML)。其工作電壓小于10V,亮度高達1000cd/m2,這樣的亮度足以用于實際應用。后來研制出的有機電致發(fā)光材料的發(fā)光波長遍及整個可見光范圍。這個突破性進展使得這個領域成為近來的一個研究熱點。進入90年代后有機高分子光電功能材料進入一個新的發(fā)展階段。在新型光電材料與器件的探索研究中,有機及高分子光電材料與器件的探索成為目前國際上一個十分活躍的領域,被美國評為1992年度化學領域十大成果之一。很多學術機構和一些國際有名的大電子、化學公司都投入巨大的人力物力研究這一領域。OLED是從外量子效率小于0.1%,壽命僅為幾分鐘開始發(fā)展起來的,目前己發(fā)展到外量子效率超過5%,運行壽命超過上萬小時。2電致發(fā)光機理有機電致發(fā)光器件的發(fā)光屬于注入型發(fā)光。在正向電壓驅動下,陽極向發(fā)光層注入空穴,陰極向發(fā)光層注入電子。注入的空穴和電子在發(fā)光層中相遇結合成激子,激子復合并將能量傳遞給發(fā)光材料,后者經(jīng)過輻射馳豫過程而發(fā)光。電致發(fā)光器件的基本構造是一個簡單的“三明治式”器件,如圖1所示。在導電玻璃基質上(陽質)旋涂、浸涂或真空熱蒸鍍發(fā)光材料(發(fā)光層),然后鍍上陰極材料,連接電源即構成電發(fā)光器。為了提高有機發(fā)光器的穩(wěn)定性和效率,應使電子和空穴的注入達到平衡,這就要求電極材料的功函數(shù)與電致發(fā)光材料的能級相匹配。常用的陽極材料是ITO(銦錫氧化物)透明導電玻璃,對于大多數(shù)有機物來說它具有優(yōu)良的空穴注入性能。為常用的陰極材料是Al,雖然它的功函比Ca、Mg高,電子注入能力不如Ca、Mg好,但它的化學性質更穩(wěn)定,器件的制作難度小。除了選擇合適的電極材料以外,在有機電致發(fā)光器件中引入電子傳輸層(ETL)或/和空穴傳輸層(HTL),形成多層結構器件,有助于電子和空穴注入的平衡,提高器件的性能。實驗證明采用多層結構后,電致發(fā)光器件的驅動電壓降低,電子和空穴的注入較為平衡,從而提高在發(fā)光層中的復合幾率及發(fā)光量子效率。3有機電致發(fā)光材料目前就發(fā)光層材料而言,主要有兩大類:一類是小分子材料,如8-羥基喹啉鋁,8-羥基喹啉鋅等有機絡合物熒光染料,主要通過真空蒸鍍的方法制備器件;另一類是聚合物材料,如聚對苯乙炔(PPV)及其衍生物,主要通過旋轉涂敷或絲網(wǎng)印刷(screenprinting),噴墨(inkjet)等法制備發(fā)光層。3.1有機小分子發(fā)光材料對類發(fā)光材料,一般要具備以下幾個特性才能得到EL發(fā)射:(1)固態(tài)下有較強熒光,無明顯的濃度淬滅現(xiàn)象;(2)載流子傳輸性能好;(3)穩(wěn)定性能好,包括良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性;(4)能夠真空蒸鍍。有機小分子電致發(fā)光材料應用廣泛的是Alq3,如圖2所示。它具有成膜質量好,載流子遷移率高和穩(wěn)定性較好等優(yōu)點。Alq3既是一種電致發(fā)光材料,也是一種電子傳輸材料,因而在LEDs中Alq3也可以充當電子運輸層。Hamada等人用8-羥基喹啉及其兩種衍生物作配體,以Al3+、Mg2+、Zn2+、Be2+作配離子,合成出多種配合物,在20V偏壓下,8-羥基喹啉鋅(Znq2)的發(fā)光亮度高達16200cd/m2。人們期望Znq2等二配位的金屬配合物能夠成為新的有機EL材料。有機小分子化合物電致發(fā)光材料中1,3,5三(二芳基氨基)苯類化合物也是研究較多的一類化合物。此類化合物容易氧化,是一種潛在的空穴傳輸材料。Thelakkat等人合成了5個新的此類化合物,這些物質HOMO能級高,玻璃化轉變溫度高,是優(yōu)良的空穴傳輸材料,其中兩個化合物還具有藍色和綠色區(qū)域的電發(fā)光性能。近,人們將磷光染料摻雜到Alq3〔三(八羥基)喹啉鋁〕和4,4N,N二咔唑基二苯(CBP)等小分子中實現(xiàn)三線態(tài)發(fā)光,得到的發(fā)光器件的量子效率高達13.7%和38.31m/W。Baldo等人報道了PEOEP和Ir(PPY)3摻雜到主體材料中作為能量轉移客體,得到高效率的磷光LEDs。用Ir(PPY)3作為磷光材料得到在100cd/m2下、外量子效率達到15%、能量效率為401m/W的綠光。3.2聚合物發(fā)光材料有機小分子EL材料的開發(fā)仍在進行,但小分子普遍的結晶現(xiàn)象降低了EL器件的壽命;同時有機小分子EL材料的成膜方式主要靠真空蒸鍍;為提高發(fā)光效率大多采用多層結構,這對器件的裝配帶來了困難,要實現(xiàn)大面積顯示會需較高的成本。許多學者把興趣轉向具有優(yōu)良物理特性的聚合物。聚合物具有撓曲性,易加工成型,不易結晶,同時鏈狀共軛聚合物是一維結構,其能帶隙數(shù)值與可見光能量相當。可溶性聚合物又具有優(yōu)良的機械性能和良好的成膜性,因而較易實現(xiàn)大面積顯示。目前聚合物材料在LEDs中有三種形式,一種是共軛聚合物作發(fā)光層;一種是聚合物作載流子運輸層,以有機小分子EL材料作發(fā)光層;還有一種是以染料摻雜型聚合物作發(fā)光層。3.2.1共軛聚合物電致發(fā)光材料3.2.1.1聚對苯乙炔(PPV)及其衍生物1990年,英國劍橋大學Cavendish實驗室的J.H.Burroughes等人首次報道了用PPV〔poly(p-phenylenevinylene),聚對苯乙炔〕制備的聚合物薄膜電致發(fā)光器件,得到了直流驅動偏壓小于14V的藍綠色光輸出,其量子效率為005%。隨后,美國加州大學的D.Braum和A.J.Heerger于1992年報道了用可溶于有機溶劑中的PPV及其衍生物制備的發(fā)光二極管,其啟輝電壓為3V,得到了有效的綠色和橙黃色2種顏色的發(fā)光。目前,PPV仍然是受關注的一類發(fā)光聚合物,并且有希望商業(yè)化。它具有很強的電致發(fā)光性能,由于有較高分子量可形成高質量的薄膜,目前已開發(fā)出許多PPV衍生物。沒有取代基的完全共軛聚合物呈不可溶的,一旦形成很難加工。但是通過在聚合物骨架上加上彈性的側鏈可使芳香基的共軛聚合物具有加工性能,彈性側鏈也使聚合物骨架的空間位阻增大,所以加入合適的側鏈可以控制有效共軛長度,這樣就可以決定聚合物的顏色。如MEM-PPV,BuEH-PPV等聚合物?，F(xiàn)在人們對PPV的研究,主要是在聚合物的側鏈上作一些修飾,或者形成部分共軛的共聚物,如圖3所示。這樣既能提高聚合物的溶解性,又可改變發(fā)光顏色。如在苯環(huán)上引入烷氧基,如溶于氯仿的聚〔2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)〕對苯乙炔(MEH-PPV),可以引起紅移而改變發(fā)光顏色。1993年,劍橋研究小組報道了含CN基的PPV類聚合物。這種聚合物電子親和力較高,用它作為發(fā)光層的LEDs器件,其電子注入陰極分別用Ca和Al所得到的量子效率是相似的,無明顯差別。受到在PPV的次乙烯基上引入-CN基的啟發(fā),許多不同的研究小組投入到在PPV的次苯基或在C=C鍵上引入其他的吸電子基團的研究。近報道了在次乙烯基上引入CF3基團,發(fā)現(xiàn)這種聚合物是很好的電子傳輸材料。另一方面,Hanack合成了一系列的在C=C鍵上接強吸電子基團的-SO2CF3聚合物。這些聚合物光致發(fā)光的λmax相對于-CN取代的類似聚合物大幅度向長波方向移動。由于PPV以空穴導電為主,因而在EL裝置中,它不僅可作為發(fā)光層材料,而且可以作為多層結構的載流子傳輸層。例如:Greenham等以具有較高電子親和能的CNPPV為發(fā)光層,以PPV為空穴傳輸層制成了雙層LEDs,量子效率高達4%。隨著聚合物電子親和能的增加,可以降低電子注入時的能壘。所以對聚合物進行適當?shù)幕瘜W修飾,可以得到發(fā)光顏色和發(fā)光性能不同的EL材料。S.Doi等人研究了同