jspec 《光谱学 2314 - 4939 2314 - 4920 Hindawi 10.1155 / 2021/5529644 5529644 研究文章 集中照明设计的仿真和制备白色OLED基于微腔结构的优化 https://orcid.org/0000 - 0001 - 9981 - 1724 段 梁飞 王 光华 段 余 Lei Denglin 钱 富力 杨 启明创投 都拉佐 亚历山德拉 云南OLiGHTEK光电技术有限公司 昆明650214 中国 2021年 10 5 2021年 2021年 21 2 2021年 8 4 2021年 28 4 2021年 10 5 2021年 2021年 版权©2021梁飞段等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

白光OLED器件发挥在信息显示领域的重要应用。光学微腔结构的干扰对设备性能具有重要的影响。根据能带结构的设计,ITO /牛叫声3复合膜作为阳极,Mg: Ag)由共蒸发(1%)复合膜的半透明的阴极;CuPc被用作空穴注入层和阳极钝化层,NPB空穴传输层和黄灯主要材料,红荧烯作为黄色掺杂剂材料,与蓝光主要材料,蓝色DSA-Ph作为掺杂剂材料,TPBi和Alq3电子传输层。我们意识到微腔结构的变化通过调整每个有机功能层膜的厚度,模拟和优化计算每个有机膜层的厚度和影响力在OLED器件性能使用SimOLED软件系统。如果优化OLED集中结构(CMOS)/ ITO(35海里)/牛叫声3(2海里)/ CuPc (5 nm) / 2-TNATA (20 nm) / NPB (10 nm) / NPB:红荧烯(1.5%)、:DSA-Ph(5%)(25海里)/ TPBi(15海里)/ Alq3(1.2海里)/毫克(13海里):Ag) (1%)。优化集中照明OLED是由真空镀膜系统,和OLED器件的光电性能的特征光谱测试系统组成的照片PR655光谱仪和吉时利2400程控电源的研究。微腔结构对OLED器件性能的影响进行了研究。结果表明,每个有机功能层的膜厚的变化有着重要的影响集中照明OLED的表演,比如亮度和颜色协调,OLED集中达到更高亮度的3342 cd / m2在正常工作电压5.0 V,结构优化,与CIE坐标(0.28,0.37),这是接近标准白光的能量点。

 云南基础研究项目 2019 - 1 - c - 25318000002171 云南大学 2020174 1。介绍

有机发光二极管(oled)的特性,如低驱动电压、高亮度,更广泛的视角,和更好的温度适应性 1, 2)被认为是下一代显示技术在CRT和LCD之后。OLED集中硅基CMOS技术和OLED技术的集成,它执行军事领域的重要应用前景,航空航天,电子消费品(AR和VR) ( 3, 4]。

白色的OLED实现全彩显示通过滤色器层(RGB)和固态照明源,这吸引了广泛的关注( 5- - - - - - 7]。有机材料,直接发射白光OLED材料上的糟糕表现是罕见的,系统[ 8]。我们通常采用多源共蒸发的方法,引入一定比例的掺杂材料为主要材料来达到白色OLED器件( 9]。高效的白色有机发光二极管和颜色稳定性和降低效率高辊由明智地利用组合exciton-managed orange-phosphorescence /天空blue-fluorescence峰值电流效率为42.5 cd / ( 10]。白色有机发光设备制造使用超薄层,最大电流效率为8.69 cd / 7 V ( 11]。Nondoped白色有机发光装置具有quadruple-quantum-well结构是捏造的,和一个备用的超薄层蓝色和黄色铱配合物被雇佣为势阱层的发光效率10.2 cd / ( 12]。一个超高显色指数(CRI)白色有机发光装置是通过使用一个深红色磷光染料;2529年爆发展品高亮度cd / m2在5 V ( 13]。白色有机发光装置与荧光donor-acceptor-substituted spirobifluorene化合物已经制作,最大电流效率为5.9 cd / ( 14]。白色磷光有机发光装置的多层结构完全是捏造事实和光谱稳定性增强通过添加hole-blocking层在发光层中,电流效率是24.7 cd / ( 15]。真空蒸发Ag-island纳米结构被纳入电子传输层(ETL),及其对性能的影响nondoped蓝色磷光有机发光装置(PhOLEDs)使用一种超薄磷光染料作为发光层(EML)系统地研究了;优化设备的电流效率提高了54% 16]。高效nondoped串联磷光有机发光装置(PhOLEDs)演示了通过使用生活/ AL / 1, 4, 5, 8, 9, 11-hexaazatriphenylene hexacarbonitrile (HAT-CN)作为电荷生成单元(问)和超薄磷光染料发光层(EMLs)与94.9 cd /的最大电流效率和最大的外部量子效率31.6% 17]。Solution-processed小分子白色有机发光二极管是捏造的cohost洞运输车(TCTA)和电子转运体(SPPO13),最大效率的实际亮度的40.9 cd / 1000 cd / m2( 18]。收购白色OLED器件主要是通过掺杂和混合各种颜色。蓝光和黄光混合和补充,或红色,绿色和蓝色的颜色是混合和补充来实现白光( 19, 20.]。因此,集中照明白色OLED的结构是由各种各样的有机功能薄膜。半透明的阴极产生的微腔和高度反光的阳极的性能有很大的影响OLED集中。每层膜的结构和性能的OLED集中不同,和每个有机功能薄膜的厚度和匹配将直接影响微腔的长度和微腔发光的身体的位置,这将导致亮度和色坐标的转变。为了提高集中照明白光OLED的表演,我们设计了Si(CMOS)/ ITO(35海里)/牛叫声3(2海里)/ CuPc (5 nm) / 2-TNATA (20 nm) / NPB (10 nm) / NPB:红荧烯(1.5%)、:DSA-Ph(5%)(25海里)/ TPBi(15海里)/ Alq3(1.2海里)/毫克(13海里):Ag(1%)为主要发光OLED集中的结构。SimOLED软件系统是用来模拟有机功能匹配的电影和OLED器件结构优化研究微腔结构的影响在OLED集中的表现。根据仿真结果,高效的白人OLED集中照明是由共蒸发掺杂蓝色和黄色掺杂材料,分别。

 2。实验 2.1。OLED集中照明的设计和仿真

OLED的结构集中照明设计根据材料带匹配和设备集中照明OLED的结构。如果主题结构(CMOS)/ ITO / MoO3/ CuPc 2-TNATA / NPB / NPB:红荧烯(1.5%)、:DSA-Ph (5%) / TPBi Alq3 / Mg: Ag) (1%)。SimOLED软件系统是用来模拟和优化的影响每个有机功能薄膜层的厚度、微腔结构和发光点位置OLED集中的表现。

 2.2。制造的OLED集中

白色OLED集中照明是由混合黄色和蓝色光,CuPc空穴注入层和阳极钝化层,NPB洞传输材料,和红荧烯黄灯掺杂剂材料光谱峰值在560海里;NPB被用作黄色光的主要材料。黄色的发光层是由共蒸发NPB:红荧烯(1.5%)。DSA-Ph作为蓝光掺杂剂材料光谱峰值在470 nm和500 nm);与使用蓝光主要材料。蓝色发光层是由共蒸发与:DSA-Ph (5%)。TPBi和Alq3作为电子传输材料,和Mg: Ag)由共蒸发(1%)复合膜的半透明的阴极。集中照明爆发是由真空镀膜系统。

 2.3。性能表征

厚度和光学参数(折射率 n和消光系数 k有机的电影被SCI FilmTek SE椭圆光度法测量和发光光谱发射层的电影被使用F55荧光谱仪测量。发射光谱、电压、亮度、颜色坐标,和其他参数的绿色OLED器件进行了测试使用OLED测试系统,这是由照片研究PR655光谱仪和吉时利2400可编程电源的同步测量。

 3所示。结果与讨论

OLED集中top-emitting OLED器件。阳极需要较高的功函数的特点,反射率高,耐腐蚀,阴极需要低功函数的特点和良好的透光率。根据材料的特点、设备结构和能量,Si (CMOS)作为底物,和ITO /牛叫声3复合薄膜用作有机发光二极管的阳极材料集中,因为牛叫声3幂函数和高耐蚀性;它还可以阻止损坏OLED器件由于在ITO的扩散。CuPc被用作空穴注入层和阳极钝化层,NPB洞传输材料和黄灯的主要材料,黄色和红荧烯作为掺杂剂材料。DSA-Ph作为蓝光掺杂剂材料,与使用蓝光主要材料。TPBi和Alq3作为电子传输材料,和Mg: Ag(1%)复合薄膜用作半透明的阴极。结构是ITO /牛叫声3/ CuPc 2-TNATA / NPB / NPB:红荧烯(1.5%)、:DSA-Ph (5%) / TPBi Alq3 / Mg: Ag) (1%)。该设备结构、材料和能量匹配图如图 1。

材料和集中照明OLED的结构。

数据库建立了基于折射率( n),消光系数( k),发光光谱(PL)的有机物质功能的电影,和仿真模型建立集中照明OLED的结构。白色OLED集中照明是由混合黄色和蓝色光。SimOLED软件系统是用来模拟和优化的影响每个有机功能薄膜层的厚度、微腔结构和发光点位置OLED集中的表现。

如图 2CuPc材料膜孔注入层厚度增加从1到10 nm, OLED集中照明的亮度逐渐增加,趋于平坦,和CIE坐标逐渐飘向白光相等的能量点CIE (0.33, 0.33)。2-TNATA材料薄膜的空穴传输层厚度从10增加到30 nm, OLED集中照明的亮度逐渐增加,然后下降,和CIE坐标逐渐飘向白光相等的能量点。NPB材料的空穴传输层薄膜厚度增加到6至14 nm, OLED集中照明的亮度线性增加,少和CIE坐标漂移。NPB:红荧烯(1.5%)和与:DSA-Ph(5%)材料的薄膜的发光层厚度增加到8到20 nm, OLED集中照明的亮度线性增加,少和CIE坐标漂移。TPBi材料薄膜的电子传输层厚度增加到15到30 nm, OLED集中照明的亮度线性减少,和CIE坐标逐渐飘向白光相等的能量点。Alq3材料薄膜的电子注入层厚度增加从1到4 nm, OLED集中照明的亮度线性减少,和CIE坐标逐渐飘向白光相等的能量点。

有机薄膜的厚度对OLED集中的表现。

如图 3,如果(CMOS)作为底物,和ITO /牛叫声3复合电影集中照明被用作有机发光二极管的阳极材料。阳极具有较高的反射率。Mg: Ag(1%)复合薄膜用作半透明的阴极,阴极也有一些反思。之间的微腔形成高度反光的阳极和阴极半透明的。

微腔集中照明OLED的结构。

微腔共振会导致光学干涉OLED器件内部,从而影响OLED器件性能。厚度、折射率( n),消光系数( k)每个有机功能层膜之间的平行电极将直接影响微腔的长度和微腔发光点的位置,从而影响微腔结构和OLED器件性能( 21, 22]。因此,微腔长度和发光的身体在微腔的位置可以控制通过改变每个有机功能层膜的厚度以及它们之间的最优匹配,然后集中照明的亮度和CIE坐标OLED可以控制。

OLED的优化结构集中得到根据SimOLED仿真计算结果。结构如果(CMOS)/ ITO(35海里)/牛叫声3(2海里)/ CuPc (5 nm) / 2-TNATA (20 nm) / NPB (10 nm) / NPB:红荧烯(3.5%)、(15海里):DSA-Ph(35%)(25海里)/ TPBi(15海里)/ Alq3(1.2海里)/毫克(13海里):Ag) (1%)。结构和性能的优化和匹配OLED集中被SimOLED软件模拟和计算,结果如图所示 4。

优化的OLED的集中表现。

如图 4集中照明,OLED的亮度大大提高了,和CIE坐标漂移后的进一步向白光能源点电影的每个有机功能层的厚度和光学匹配。优化OLED器件结构是由真空镀膜技术,和OLED的演出设备之前和之后的优化进行了分析和比较。

图 5说明了白色的jv特性曲线和L-V曲线OLED集中之前和之后的优化。

(一)jv特性曲线的白色OLED, (b) L-V特性曲线的白色OLED,和白色的OLED (c)发光效率。

WOLED1 (OLED集中优化结构):如果(CMOS)/ ITO(35海里)/牛叫声3(2海里)/ CuPc (5 nm) / 2-TNATA (20 nm) / NPB (10 nm) / NPB:红荧烯(3.5%)、:DSA-Ph(35%)(25海里)/ TPBi(15海里)/ Alq3(1.2海里)/毫克(13海里):Ag) (1%)。

WOLED2(以前的OLED集中结构):如果(CMOS)/ ITO(35海里)/牛叫声3(2海里)/ CuPc(8海里)/ 2-TNATA(18海里)/ NPB(12海里)/ NPB:红荧烯(3.5%)、:DSA-Ph (35%) (28 nm) / TPBi (10 nm) / Alq3(2海里)/毫克(13海里):Ag) (1%)。

白色OLED集中具有整流效果,低电压的电流与电压变化小;当超过一定的电压时,电流密度与电压急剧增加。优化集中照明OLED起动电压低于原来的OLED集中和更高的电流密度和亮度相同的电压。亮度达到3342 cd / m2正常工作电压5 V,电流效率为9.28 cd /白色集中照明OLED的结构进行优化。

如图 6和表 1,白色OLED集中的光谱测量的电流密度下20 mA /厘米2,分析是由高斯。白色的OLED器件获得两个蓝光峰附近470 nm和500 nm)和一个黄色光峰值附近560海里。优化的OLED集中蓝色发射峰的蓝移470海里降低,峰值强度和面积增加,宽度逐渐减小和的半最大值宽度。蓝色峰的蓝移抵消(500海里)相对增加,而应用宽度和峰面积相对减少。宽度的红移,抵消的半最大值宽度,黄色的峰值(560海里)的峰面积相对增加。CIE坐标(0.28,0.37)漂移进一步对白光的能量点。的性能优化的OLED集中照明符合仿真结果。

(一)国外的发光光谱。(b)爆发发光光谱的峰值拟合。

白色的OLED器件的光谱参数。

设备 适应峰值
峰1 峰2 峰3
470海里 500海里 560海里
λ(nm) 应用(nm) 一个 λ(nm) 应用(nm) 一个 λ(nm) 应用(nm) 一个
wole (1) 467.91 30.43 6.35 497.96 36.99 5.53 561.02 71.30 7.96
wole (2) 467.94 30.04 5.36 496.97 36.86 5.10 562.19 72.07 9.53

如图 7,白色的OLED集中被真空蒸发技术准备。白色的OLED器件包括PCB底板,IC驱动电路,阳极,OLED有机薄膜层和阴极。每个像素的白色OLED器件是由红、绿、蓝亚像素。单个像素的大小是15×15 μ米,占空比为75%,显示区域是12.06×9.06毫米。亮度和CIE坐标变化,因为变化的微腔结构和发射体的微腔的位置不同的OLED集中 23]。OLED集中,取得更高的效率和更高的亮度结合仿真计算和实验研究。

白色的OLED集中单元。

 4所示。结论

总之,高效和高亮度白色OLED集中获得结合仿真计算和实验研究。通过改变每个有机功能层膜的厚度,微腔结构和发光的身体在微腔的位置调整。SimOLED软件系统被用来优化每个有机功能层膜的厚度,和装置的结构优化根据能源、厚度、和光学匹配。OLED集中到达3342 cd / m的亮度2在正常工作电压5.0 V结构优化后,电流效率为9.28 cd / a和CIE坐标(0.28,0.37),这是接近标准白光的能量点。这项工作的结果也可能提供有价值的线索在OLED微腔结构,高效率和高亮度OLED集中,下一代显示技术解决方案处理。

 数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

作者欣然承认金融支持云南基础研究项目(2019 - 1 - c - 25318000002171)和云南大学的研究生科研创新项目(2020174)。

 谢 G。 张 Z。 雪 Q。 高效top-emitting白色有机发光二极管与提高对比度和降低了有源矩阵显示角的依赖 有机电子 2010年 11 12 2055年 2059年 10.1016 / j.orgel.2010.10.001 2 - s2.0 - 77958480494 江 X.-Y。 张 Z.-L。 曹 J。 汗 m·A。 Khizar u.-H。 朱 W.-Q。 白色OLED具有高稳定性和低驱动电压根据小说MoOx缓冲层 物理学学报D辑:应用物理 2007年 40 18 5553年 5557年 10.1088 / 0022 - 3727/40/18/007 2 - s2.0 - 34548444212 里希特 B。 沃格尔 U。 Wartenberg P。 基于OLED-on-CMOS双向near-to-eye和传感器应用程序集中 半导体学报德累斯顿IEEE会议 2011年9月 德国德累斯顿 1 3 莱维 g . B。 埃文斯 W。 it J。 一个852×600像素OLED-on-silicon颜色集中使用CMOS subthreshold-voltage-scaling当前驱动程序 IEEE固态电路杂志》上 2002年 37 12 1879年 1889年 10.1109 / jssc.2002.804344 2 - s2.0 - 0036913334 常 学术界。 天山 K.-C。 程ydF4y2Ba c c。 高效磷光白色有机发光两极管高显色能力 有机电子 2010年 11 3 412年 418年 10.1016 / j.orgel.2009.11.020 2 - s2.0 - 75449112395 周 J。 人工智能 N。 王 l 粗加工的白色OLED衬底的表面喷砂,提高外部量子效率 有机电子 2011年 12 4 648年 653年 10.1016 / j.orgel.2011.01.018 2 - s2.0 - 79951553937 常 学术界。 何 C.-L。 常 Y.-S。 Blue-emitting Ir (iii)荧光粉2-pyridyl triazolate生色团和制造的天蓝色,white-emitting oled 《材料化学C 2013年 1 15 2639年 2647年 10.1039 / c3tc00919j 2 - s2.0 - 84875451908 赵 Y。 朱 l 程ydF4y2Ba J。 马 D。 改善颜色稳定的蓝色/橙色互补白色oled通过使用单台主机double-emissive层结构:综合实验调查设备工作机制 有机电子 2012年 13 8 1340年 1348年 10.1016 / j.orgel.2012.04.015 2 - s2.0 - 84861011505 D 'Andrade b·W。 福尔摩斯 r . J。 福勒斯特 s R。 有机电致磷光白光发光效率与三重掺杂发射层设备 先进材料 2010年 16 7 624年 628年 王 Q。 何 C.-L。 赵 Y。 马 D。 黄 W.-Y。 王 l 减少效率碾轧高效和color-stable混合WOLEDs:三重态转移的影响对提高设备性能和电荷传输行为 有机电子 2010年 11 2 238年 246年 10.1016 / j.orgel.2009.11.001 2 - s2.0 - 76649143718 秦 X。 张 年代。 谢 G。 高效荧光白色有机发光装置基于超薄5日,6日,11日,12-tetraphenylnaphthacene层 固体电子学 2011年 57 1 35 38 赵 J。 余 J。 张 l 王 J。 白色Non-doped磷光有机发光装置与quadruple-quantum-well结构 自然史B:凝聚态 2012年 407年 14 2753年 2757年 10.1016 / j.physb.2012.04.021 2 - s2.0 - 84861339193 杨 李 张 W。 张 l 超高一般和特殊显色指数白色有机发光装置基于深红色磷光染料 有机电子 2013年 14 12 3201年 3205年 张 T。 李 T。 胡 W。 王 W。 张 l 谢 W。 高效荧光白色有机发光设备效率降低碾轧基于蓝色双极性的荧光发射体 当前应用物理 2014年 14 5 680年 684年 10.1016 / j.cap.2014.02.024 2 - s2.0 - 84896471613 刘 x H。 杨 J·J。 余 j·S。 通过添加hole-blocking夹层woleds光谱稳定性的增强 中国日报的发光 2015年 36 10 1145年 1149年 张 X。 张 J。 王 J。 高效non-doped蓝色磷光有机发光装置,通过融合Ag-island纳米结构 有机电子 2018年 58 25 32 10.1016 / j.orgel.2018.03.049 2 - s2.0 - 85056190386 张 X。 张 M。 刘 M。 高效串联有机发光装置采用nondoped电荷产生单元和超薄发光层 有机电子 2018年 53 353年 360年 10.1016 / j.orgel.2017.10.042 2 - s2.0 - 85038213768 杜 X。 杨 X。 赵 J。 凌ydF4y2Ba H。 郑 C。 道 年代。 高效solution-processed白色小分子有机发光二极管 有机电子 2016年 38 11 344年 349年 10.1016 / j.orgel.2016.09.016 2 - s2.0 - 84987909466 常 学术界。 程 H.-C。 陆 Y.-J。 提高白OLED显示器的色域使用微腔绿色像素 有机电子 2010年 11 2 247年 254年 10.1016 / j.orgel.2009.11.002 2 - s2.0 - 76449086898 周素卿 黄永发。 周 研究。 沈 S.-M。 高效、高显色性高的白色有机发光二极管三联体夹层 《材料化学 2011年 21 46 18523年 18526年 汉 年代。 黄 c·J。 陆 z H。 有机发光器件和硅阳极 应用物理杂志 2009年 97年 9 086107年 086110年 彭 H。 朱 X。 太阳 J。 高效的有机发光二极管使用半透明的银作为阳极 应用物理快报 2005年 87年 17 173505年 173507年 10.1063/1.2115076 2 - s2.0 - 28344451081 壮族 Q。 丁 Z。 你 G。 菅直人 李 郑ydF4y2Ba H。 凌 Q。 Solution-processed top-emitting,微腔聚合物发光二极管为纯红色,绿色,蓝色和白色附近发射 纳米技术 2019年 31日 8 1 7 10.1088 / 1361 - 6528 / ab51bb