OLED发光材料未来开发方向是高效率、改善荧光材料、引入磷光材料
OLED发光材料主要有小分子发光材料和高分子发光材料,小分子发光材料可以分为荧光材料、磷光材料。目前美国柯达、UDC和日本的出光兴产等公司在小分子材料方面有出色的表现。CDT、日本住友化学、NHK、DOW、COVION等公司在高分子发光材料方面比较出色。
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在小分子方面,发光材料的发展速度很快,绿光材料发展最快,最近佳能在SID2004上宣布,已经成功开发出驱动电压为2.7V的绿色荧光材料,初始亮度为100cd/m2时,寿命可达25,000h,发光效率达26lm/W。Pioneer的红色磷光材料,初始亮度在700cd/m2时,寿命预计超过30,000h。日本出光的蓝光材料,初始亮度在1000cd/m2时,寿命达到21,000h。
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在高分子方面,黄色发光聚合物,发光效率可达到35cd/Å,蓝色发光聚合物,发光效率可达到20cd/Å。绿色磷光材料的Host材料,使发光效率达到了24cd/Å。
OLED发光材料未来开发方向是高效率化(提高发光效率)、改善荧光材料、引入磷光材料。磷光材料(三线态材料)充分利用了激发三线态的能量,可以明显提高器件的外量子效率,是一类比较看好的发光材料。
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OakRidge国家实验室(ORNL)声称,通过把非常低浓度的磁性纳米粒子掺杂到有机聚合体中,从而增强OLED的发光效率,可使OLED的效率提高30%。把磁性材料引入OLED之中,够用磁场控制OLED的密度,将使亮度得到控制,而不必附加电接触(传统的OLED密度是由电场调节的,需要电接触)。
电子和空穴在重组之前,被称为激发子。激发子的每一个部分的磁自旋是随机的,导致它们在重组中的效率是可变的。为了提高重组的效率,Shen的小组把用钴和铁(CoFe)制成的磁性纳米粒子与有机OLED的聚合体掺杂在一起。由于存在磁性纳米粒子,较大量具有反向自旋的激发子堆积起来,称为零自旋激发子。
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反极性的电荷载体更可能发生重组,因此,造成磁性掺杂OLED的效率更高。通过在总的激发子当中提高所谓的零自旋激发子的比例,CoFe磁性纳米粒子的存在提高了电发光的效率及其荧旋旋光性。Shen的研发团队发现,通过把磁性纳米粒子混合到聚合体阵列之中(浓度小于千分之一),能把OLED的效率提高27%。通过把外部磁场作用于已掺杂的OLED上,可以把效率再提高5%,因此,与传统的OLED相比,效率总共提高了32%。
在荧光材料方面,性能最高的是日本出光兴产(IdemitsuKosan)的材料。红光效率达到了11cd/Å,寿命高达16,000h,绿光效率达到30cd/Å,寿命为60,000h.正在开发中的高效率、长寿命蓝光材料BD-2(0.13,0.22),效率为8.7cd/Å,寿命2.3,000h。
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在磷光材料方面,UDC公司开发的红光材料色度坐标为(0.67,0.33),效率达到15cd/Å,500cd/m2下工作寿命超过15,000h,绿光材料色坐标为(0.34,0.61),效率达到65cd/Å,初始亮度为1000cd/m2时,寿命超过40,000h,最难得到的蓝色磷光材料效率达到了30cd/Å,在200cd/m2的初始亮度下,寿命达到了100,000h。
总体上讲,OLED用红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求。从以上数据看来,现在的OLED在500cd/m2下至少有20,000h的工作时间。现在国际上小分子OLED器件的最高寿命可以达到:红色和绿色超过40,000h,蓝色达到10,000h,白光达到20,000h。最高发光效率可以达60lm/W。最低电压可以实现只需加上3~4V电压就能接近一般电视的亮度,最大面积为400×400mm2。