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OLED生产用的主要原材料



OLED用材料主要有电极材料,载流子输送材料和发光材料。

 

1电极材料

 

1) 阴极材料

为提高电子的注入效率,要求选用功函数尽可能低的材料做阴极,功函数越低,发光亮度越高,使用寿命越长。

 

A.单层金属阴极

如Ag 、Al 、Li 、Mg 、Ca 、In等。

 

B.合金阴极

将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极、如Mg: Ag(10: 1),Li:Al (0.6%Li) 合金电极,功函数分别为3.7eV和3.2eV。

优点:提高器件量子效率和稳定性;

能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。

 

C.层状阴极

由一层极薄的绝缘材料如LiF, Li2O,MgO,Al2O3等和外面一层较厚的Al组成,其电子注入性能较纯Al电极高,可得到更高的发光效率和更好的I-V特性曲线。

 

D.掺杂复合型电极

将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间,可大大改善器件性能,其典型器件是ITO/NPD/AlQ/AlQ(Li)/Al,最大亮度可达30000Cd/m2,如无掺Li层器件,亮度为3400Cd/m2。

 

2) 阳极材料

为提高空穴的注入效率,要求阳极的功函数尽可能高。作为显示器件还要求阳极透明,一般采用的有Au、透明导电聚合物(如聚苯胺)和ITO导电玻璃,常用ITO玻璃。

 

2 载流子输送材料

 

1)空穴输送材料(HTM)

要求HTM有高的热稳定性,与阳极形成小的势垒,能真空蒸镀形成无针孔薄膜。最常用的HTM均为芳香多胺类化合物 ,主要是三芳胺衍生物。

TPD:N,N′-双(3-甲基苯基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺

NPD: N,N′-双(1-奈基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺

 

2)电子输运材料(ETM)

要求ETM有适当的电子输运能力,有好的成膜性和稳定性。ETM一般采用具有大的共扼平面的芳香族化合物 如8-羟基喹啉铝(AlQ),1,2,4一 三唑衍生物(1,2,4-Triazoles,TAZ),PBD,Beq2,DPVBi等,它们同时又是好的发光材料。

 

3 发光材料

选择发光材料应满足下列条件:

A.高量子效率的荧光特性,荧光光谱主要分布400-700nm可见光区域。

B.良好的半导体特性,即具有高的导电率,能传导电子或空穴或两者兼有。

C.好的成膜性,在几十纳米的薄层中不产生针孔。

D.良好的热稳定性。

按化合物的分子结构,有机发光材料一般分为两大类:

(1) 高分子聚合物,分子量10000---100000,通常是导电共轭聚合物或半导体共轭聚合物,可用旋涂方法成膜,制作简单,成本低,但其纯度不易提高,在耐久性,亮度和颜色方面比小分子有机化合物差。

(2) 小分子有机化合物,分子量为500-2000,能用真空蒸镀方法成膜,按分子结构又分为两类:

有机小分子化合物和配合物。

 

1) 有机小分子发光材料

主要为有机染料,具有化学修饰性强,选择范围广,易于提纯,量子效率高,可产生红、绿、蓝、黄等各种颜色发射峰等优点,但大多数有机染料在固态时存在浓度淬灭等问题,导致发射峰变宽或红移,所以一般将它们以低浓度方式掺杂在具有某种载流子性质的主体中,主体材料通常与ETM和HTM层采用相同的材料。掺杂的有机染料,应满足以下条件:

a. 具有高的荧光量子效率

b. 染料的吸取光谱与主体的发射光谱有好的重叠,即主体与染料能量适配,从主体到染料能有效地能量传递; 

c. 红绿兰色的发射峰尽可能窄,以获得好的色纯;

d. 稳定性好,能蒸发。

 

(1) 红光材料

主要有:罗丹明类染料,DCM,DCT,DCJT,DCJTB,DCJTI和TPBD等

(2) 绿光材料

主要有:香豆素染料Coumarin6(Kodak企业第一个采用),奎丫啶酮(quinacridone, QA)(先锋企业专利),六苯并苯(Coronene),苯胺类(naphthalimide).

(3) 蓝光材料

主要有:N-芳香基苯并咪唑类;1,2,4-三唑衍生物(TAZ)(也是ETM材料);1,3-4-噁二唑的衍生物OXD-(P-NMe2)(高亮度;1000cd/m2);双芪类(Distyrylarylene);BPVBi(亮度可达6000Cd/m2)。
 

2) 配合物发光材料

金属配合物介于有机与无机物之间,既有有机物的高荧光量子效率,又有无机物的高稳定性,被视为最有应用前景的一类发光材料。

常用金属离子有;Be2+ Zn2+ Al3+ Ca3+ In3+ Tb3+ Eu3+ Gd3+等

主要配合物发光材料有:8-羟基喹啉类,10-羟基苯并喹啉类,Schiff碱类,-羟基苯并噻唑(噁唑)类和羟基黄酮类等。

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