低单线态-三线态交换能材料及其高效率白光OLED器件

White organic light-emitting devices (OLEDs) have become of considerable commercialization interest in recent years for the fabrication of next-generation full-color displays with color filters or as solid state lighting panels. Improvement of luminous efficiency of the white OLEDs is of importance for the efficient usage of electrical power.In this study, we will design and synthesize a series of oragnic materials with a small singlet-triplet exchange energy and a high triplet energy for both light-emitting material and host material to give highly efficient fluorescent/phosphorescent hybrid white OLEDs. By lowering their energy gaps between singlet and triplet excited states, up-conversion of triplet excitons into a singlet state can be realized to give thermally activated delayed fluorescence (TADF) and thus an improved fluorescence radiative efficiency. In addition, due to their high triplet energy, improvement of phosphorescence efficiency is also expectable because of triplet energy confinement on the phosphorescent emitters. Moreover, novel fluorescence / phosphorescence hybrid white OLEDs will be designed and fabricated with these materials to achieve high luminous efficiency, low driving voltage, and long lifetime.

伴随着有机电致发光器件（OLED）在显示和照明技术上应用的逐步推进，提高白光OLED器件的发光效率，可在更大程度上实现电能的高效利用。本项目将设计与合成同时具有较低单线态能级和较高三线态能级的有机半导体材料并将其用于发光材料和磷光材料用主体材料。通过降低其单线态和三线态间的能级差实现三线态激发态到单线态激发态的上转换及因此而产生的热活化滞后荧光，以提高荧光发射效率。同时，因其较高的三线态能级可抑制来自磷光材料三线态激发态的能量转移，以提高磷光发射效率。在此基础上设计制作新型荧光/磷光杂化白光OLED器件，通过改善其荧光和磷光发射效率、降低驱动电压等，为白光OLED器件功率效率和寿命的改善提供新的思路。该项目的实施将对白光OLED照明技术开发提供从材料到器件设计的理论和实践指导，进而推动其在显示和固态照明上的应用研究。

伴随着有机电致发光器件（OLED）在显示和照明技术上应用的逐步推进，提高白光OLED器件的发光效率，可在更大程度上实现电能的高效利用。本项目设计与合成同时具有较低单线态能级和较高三线态能级的有机半导体材料并将其应用于发光材料和磷光材料的主体材料。通过降低其单线态和三线态间的能级差实现三线态激发态到单线态激发态的上转换及因此而产生的热活化延迟荧光，以提高荧光发射效率。同时，因其较高的三线态能级可抑制来自磷光材料三线态激发态的能量转移，以提高磷光发射效率。在此基础上设计制作新型荧光/磷光杂化，以及全荧光白光OLED器件。通过单线态和三线态激子操控改善荧光和磷光发射效率、降低器件驱动电压等，实现了迄今科学文献报道的荧光/磷光杂化及全荧光白光OLED器件最高的效率，为白光OLED器件性能的改善提供新的思路。此外，还提出了一种新型、结构简单的平面pn异质结型有机发光二极管。该有机发光二极管仅由空穴和电子传输材料依次层叠而成，中间不含有传统意义上的发光材料或发光层。通过调控p型材料的种类，已经实现了多种外量子效率超过10%的不同光色的平面pn异质结型有机发光二极管，表明了利用该不含传统发光材料的简单器件结构可以突破传统荧光有机发光二极管最大5%的外量子效率瓶颈。平面pn异质结结构可以用于构筑结构简单、低驱动电压、高电光转换效率的荧光有机发光二极管，具有极为重要的基础研究及产业应用价值。本项目将从材料到器件的协同设计上对白光OLED照明技术开发提供理论和实践的指导，进而推动其在显示和固态照明上的应用研究。