OLED领域再添强兵,AIE材料点亮‘视’界

有机发光二极管(OLED)具有自发光、高亮度、高对比度、柔性超薄、低功耗、视角广等诸多优点,成为显示领域的新宠儿。凭借其优越的性能,必将成为主流的显示技术,引领未来美好‘视’界。有机发光材料是OLED显示技术的基础,必须具有优异的固态量子产率,高效的激子利用率,快速而平衡的载流子注入和传输以及良好的热稳定性等特点。然而,传统的有机发光材料在溶液态发光很强,但在聚集态下发光变弱甚至完全消失,这一聚集导致发光猝灭(ACQ)效应大大限制了发光材料的实际应用。聚集诱导发光(AIE)材料在聚集态下能够高效发光,为解决ACQ问题提供了新思路,也在光电器件,生物探针和化学传感等领域表现出独特的优势。AIE材料是非掺杂OLED器件的理想发光材料,目前所开发的AIE荧光材料的器件效率已经可以达到理论极限。但是,大多数AIE材料仍然属于荧光材料,其在器件中的最大激子利用率只有25%,很大程度上限制了器件效率的进一步提高,所以在AIE材料中引入新的光物理机制,如热活化延迟荧光(TADF)、三线态-三线态激子湮灭、室温磷光等,才有望在AIE材料的激子利用率和器件效率等方面取得更大突破。

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近期华南理工大学唐本忠院士团队赵祖金教授等开发出了一类以苯甲酰基为电子受体,以二甲基吖啶和二苯并噻吩为电子给体的新型发光材料(DBT-BZ-DMAC),实现了AIE和TADF两种特性的有机结合,在保证高效固态发光的前提下,提高了材料在器件中的激子利用率。利用DBT-BZ-DMAC制备的掺杂OLED器件[ITO/TAPC (25 nm)/DBT-BZ-DMAC (6 wt%):CBP (35 nm)/TmPyPB (55 nm)/LiF (1 nm)/Al]的外量子效率达到17.9%,大大超过了传统荧光器件的理论效率。除此之外,利用DBT-BZ-DMAC制备的非掺杂OLED器件[ITO/TAPC (25 nm)/DBT-BZ-DMAC (35 nm)/TmPyPB (55 nm)/LiF (1 nm)/Al]的启动电压低至2.7 V,最大亮度、最大电流效率和最大外量子效率分别达到27270 cd m2、43.3 cd A1和14.2%,可以与掺杂器件的性能相媲美。值得注意的是,非掺杂器件的外量子效率从最大值到亮度为1000 cd m2时的效率滚降几乎为零,是目前报道的非掺杂器件中最低的。这主要是受益于材料的AIE特性:其发光基团之间的相互作用较小,能够很大程度上抑制激子湮灭,降低效率滚降。该工作不仅开发出了一类结构简单,适合大规模生产的高效发光材料,而且为解决目前TADF材料器件效率滚降严重问题提供了新思路。高效非掺杂器件的获得,也有助于简化器件结构和制备工序,降低生产成本。相信在不久的将来,这类具有AIE和TADF特性的新型发光材料可以推动OLED的商业化发展,点亮未来美好‘视’界!相关结果发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201606458)上。

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