基于溶液法加工的低压驱动、能量转移型有机/高分子白光器件设计与组装

Solution-processed white organic light-emitting diode(WOLED) has a great potential application in next-generation solid-state lighting, in view of its advantages, e.g., low-cost, the compatiability with soft and large-area substrate.The power efficiency (PE) of solution-processed WOLEDs is still low, which do not meet the requirement of practial application. Accordingly, to solve the key bottonneck issue, that is lowering the device driving voltage, we pursue to develop charge injection/transport barrer-free, energy transfer type solution-processed WOLEDs. The detail methods include: 1) the understanding and manipulation of interface electronic structures at the surface/interface of the emissive layer(EML) and also the realization of ohmic contact efficent charge injection; 2) establish the realationship between host/guest energy level alignment, the morphological condtions of the EML and the corresponding charge transport behaviors, and also develop actual method to eliminate the charge trapping/scattering effect within it,and finally accomplish the designing work towards efficient charge transport EML with no charge transport barriers. 3) on the basis of the above two points, we design and fabricate of novel charge-trapping free and energy-transfer-type solution-processsed WOLEDs.Besides, we will study the relationship between device electric behavior and emission mechanism, and disclose the underlying orgins. With this project,it is expected to distinctly improve the power efficiency (PE) of solution-processed WOLEDs. For instance ,at a practical luminance of 1000 cd/m2, the PE level of 40-50 lm/W will be achieved in the coming time.

溶液加工型有机白光器件是廉价、可大面积制备、适合柔性基板的新兴白光照明技术，具有广阔的应用前景。依据目前该类型器件功率效率低，无法满足应用要求的现实问题，我们提出从降低器件驱动电压出发，发展无注入/传输势垒、能量转移型有机白光器件的新思路。研究内容方面：1）理解和调控有机发光层两侧界面电子结构，实现欧姆型无势垒的高效注入；2）研究发光层主客体能级相对位置、发光层薄膜聚集态结构与载流子传输行为的关联性，发展消除电荷陷阱/散射效应的实施办法，完成无传输势垒的高效传输型发光层结构设计；3）基于以上低驱动电压集成技术，设计制备新型无电荷陷阱的能量转移型有机白光器件，从器件结构设计出发，研究器件电学行为和发光机制的相关性，揭示出该新型器件设计关键环节的基本物理机制。核心目标是依据此研究，实现溶液加工有机白光器件功率效率的重要突破，实用性高亮度（1000 cd/m2）下，达到或超过40-50lm/W。

溶液加工型有机白光器件是廉价、可大面积制备、适合柔性基板的新兴白光照明技术，具有广阔的应用前景。依据目前该类型器件功率效率低，无法满足应用要求的现实问题，我们提出从降低器件驱动电压出发，发展无注入/传输势垒、能量转移型有机白光器件的新思路。主要研究内容包括1）理解和调控有机发光层两侧界面电子结构，实现欧姆型无势垒的高效注入；2）研究发光层主客体能级相对位置、发光层薄膜聚集态结构与载流子传输行为的关联性，发展消除电荷陷阱/散射效应的实施办法，完成无传输势垒的高效传输型发光层结构设计；3）设计制备新型无电荷陷阱的能量转移型有机白光器件，从器件结构设计出发，研究器件电学行为和发光机制的相关性，揭示出该新型器件设计关键环节的基本物理机制。重要研究结果包括发展出基于界面exciplex主体的低压驱动、高功效溶液法OLED新结构，并筛选出相应材料体系，溶液法OLED首次接近100lm/W，且相应器件结构被证明具有很大程度的通用性。制备出新型红光磷光材料，其功率效率达到44.5lm/W, 对应色坐标为(0.64, 0.35)。基于共混型exciplex主体掺杂多染料客体结构，发展出有效抑制电荷陷阱颜色不稳定问题的新思路和新策略，获得系列满足白光颜色稳定性要求(对于高质量的白光光源，要求亮度在100至10000cd m-2变化范围内，其CIE色坐标x值和y值变化都小于0.01) 的高性能溶液法白光OLED（例如双色、三色、四色、五色白光等）；基于无陷阱、直接复合型机制，实现了溶液加工有机白光器件功率效率的重要突破，实用性高亮度（1000 cd/m2）下，非耦合/耦合输出功效分别达到47和96.3 lm/W，使得溶液法WOLED功效在实用亮度下首次接近荧光灯水平；基于材料、光物理、器件协同研究，与合作者共同开发出主链共轭、侧链TADF延迟的新型共轭TADF高分子材料和器件。TADF高分子材料固态非掺杂量子效率>90%, 延迟荧光寿命短至1-3微秒，同时还获得了具有国际领先水平的系列掺杂型和非掺杂型TADF高分子发光器件。截止目前共发表SCI文章16篇（IF>7的四篇），授权专利2项，申请1项。