基于三重态上转换实现几乎100%内量子效率的全荧光白光OLED

White OLED had achieved high efficiency based on the phosphorescent emitter, but phosphorescent materials suffered from the high cost, serious efficiency roll-off under high current density and unsustainable. Based on the previous experimental work of highly efficient red fluorescent OLED with triplet state up-conversion mechanism, the project plan to lower the cost, improve the efficiency with fluorescent materials and the efficiency could reach the level of phosphorescent white OLED. In order to realize almost the 100% internal quantum efficiency of white OLED with fluorescent emitter, the experiment would adopt the time resolved and transient decay technological means, meanwhile, combine the theoretical calculation methods. There would be important significance to reveal law deeply and extend application of triplet state up-conversion, also this project would promote the development of fluorescent white OLED.

基于磷光发射的白光OLED已经实现了很高的效率，但由于磷光材料中铱、铂等重金属的存在，成本较高，大电流密度下效率衰减严重，材料不可持续发展。在前期利用三重态上转换实现高效率红光荧光OLED的基础上，本研究拟利用荧光材料获得和磷光效率相当的白光OLED，以降低成本，提高荧光白光OLED的效率。实验采用时间分辨和瞬态衰减等测试技术手段，同时结合理论计算的方法，希望达到荧光发射几乎100%内量子效率的白光OLED。这对更加深入的揭示三重态上转换的规律和拓展其应用有着重要意义，也为荧光白光OLED的发展起到促进作用。

有机发光二极管所用磷光材料由于重金属的存在，面临高成本和不可持续发展的问题，而目前大多数白光有机发光二极管也离不开磷光材料。因此，使用成本更加低廉的荧光材料构建全荧光发射的白光有机发光二极管就变得非常重要。本项目旨在利用三重态激子上转换去实现更多的三重态激子利用，从而获得高效率和光谱稳定的全荧光白光有机发光二极管。通过前期单色光器件的制备到后期白光的结构设计以及光谱和瞬态衰减寿命的测试和分析，本项目重点采用了热活化延迟荧光材料或者激基复合物这种具有电荷转移特性的材料作为主体，传统荧光发光材料作为掺杂剂构建白光有机发光二极管，最终实现了高效率和高色稳定性的全荧光白光有机发光二极管。遗憾的是，所得全荧光白光有机发光二极管最高的外量子效率为11.6%，按20%的耦合输出效率计算，其内量子效率为58%，虽然相对于传统的荧光有机发光二极管效率有了很大提升，但是没有达到和磷光器件相当的效率。究其原因，还是传统荧光材料的三重态激子无辐射跃迁严重，导致低的激子利用率。如若采用第三代荧光发光材料，相信效率可以得到进一步的提升，后期也会继续跟进研究。此外，本项目对热活化延迟荧光材料或者激基复合物作为主体的通用性进行了研究，将荧光，磷光或者稀土配合物发光材料分别作为掺杂剂掺入其中，发现了这种主体具有广泛的通用性，能够敏化各类发光材料，而且可以实现相比传统主体，电压更低，效率更高，效率衰减更小的有机发光二极管。将这类主体应用在白光有机发光二极管中可以有效降低器件的功率损耗，这对白光有机发光二极管的未来产业化具有一定的推动意义。