噴墨打印制備高效柔性有機發(fā)光二極管(OLED)

2023-02-03 16:32 睿度光電RUIDU
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福州大學(xué)李福山教授研究團隊使用高精度噴墨打印機(MicroFab Jetlab Ⅱ噴墨打印系統(tǒng))制備了高效柔性有機發(fā)光二極管(OLED),綠色OLED器件效率提高了近一倍,**EQE達9.45%,電流效率為28cd/A。此外,在柔性基材上實現(xiàn)了1英寸的白色OLED陣列器件,**EQE達4.8%,進一步證實了噴墨印刷柔性器件大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。




介紹

經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展,有機發(fā)光二極管(OLED)已經(jīng)成功地在平板顯示器和固態(tài)照明領(lǐng)域商業(yè)化,柔性O(shè)LED因其高便攜性和低功耗的獨特優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的真空蒸發(fā)沉積技術(shù)制備存在成本高的問題,而噴墨打印則具有材料利用率高、圖案精度高、便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點。近年來,用噴墨打印技術(shù)制備的OLED器件取得了相當(dāng)大的進展。

圖片

圖1 噴墨打印制造柔性O(shè)LED的工藝
李福山教授研究團隊采用噴墨打印技術(shù)在PET襯底上制備了OLED器件,如圖1所示,OLED墨水的印刷是通過使用配備直徑30μm壓電噴頭的MicroFab JetlabⅡ高精度噴墨打印系統(tǒng)完成的。
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圖2 噴墨印刷的綠色柔性O(shè)LED的器件性能。a)UV光照下OLED像素點的光學(xué)照片。b施加偏壓刺激下OLED像素點的光學(xué)照片。c綠色柔性OLED器件結(jié)構(gòu)。d柔性綠色OLED的電致發(fā)光光譜。e電流效率和外部量子效率作為綠色柔性oled亮度的函數(shù)。
通過仔細調(diào)整材料濃度和優(yōu)化打印參數(shù),打印的點在柔性基底上表現(xiàn)出優(yōu)異的均勻性(圖2a和b)。該器件的電致發(fā)光(EL)光譜的發(fā)射峰在535nm處,半峰全寬(FWHM為83nm(圖2d)。柔性綠色OLED具有較高的發(fā)光效率,**EQE和電流效率分別為5.0%和15.3cd/A(圖2e)。
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圖3 a)柔性白色OLED器件的器件結(jié)構(gòu)與摻雜PEG的PEDOT:PSS孔注入層。b白色柔性OLED的電致發(fā)光光譜。c白色柔性OLED的外部量子效率作為亮度的函數(shù)。d白色柔性OLED的亮度-電壓曲線。e外部偏壓刺激下彎曲條件下1英寸OLED陣列器件的光學(xué)照片。f發(fā)光柔性O(shè)LED陣列器件的光學(xué)照片。插圖:顯示“FZU”字符的柔性O(shè)LED陣列設(shè)備。

白色OLED在常規(guī)照明和顯示背光應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,白色柔性OLED的示意圖如圖3a所示,在白色柔性O(shè)LED器件中引入摻雜PEG的PEDOTPSS作為孔穴注入層,可以提高器件的效率,EQE增加到4.8%,是未摻雜PEG的原始OLED(2%)的2倍多(圖3c),圖3e展示了有源發(fā)光區(qū)域為1英寸,分辨率為73像素/英寸(PPI)的白色柔性OLED陣列器件,證明利用噴墨打印技術(shù)進行放大制造的能力。白色柔性OLED陣列器件在嚴重的彎曲條件下,能在外部偏壓刺激下均勻發(fā)光,還能顯示“FZU”(福州大學(xué)的縮寫)字符。以上結(jié)果證實了基于噴墨打印技術(shù)制造大尺寸白色OLED器件的可行性。


結(jié)論

噴墨打印技術(shù)可以實現(xiàn)具有高發(fā)光效率的柔性O(shè)LED器件,采用PEG修飾PEDOT:PSS空穴注入層,顯著提高了柔性O(shè)LED器件的性能。PEG摻雜后,綠色和白色柔性O(shè)LED器件的**EQE分別從5%增加到9.5%,從2%增加到4.8%,在嚴重彎曲條件下仍可實現(xiàn)均勻發(fā)光。噴墨打印為實現(xiàn)大面積、高效、柔性O(shè)LED器件開辟了一條新的途徑。


參考文獻:

[1] Feng C ,   Zheng X ,   Xu R , et al. Highly efficient inkjet printed flexible organic light-emitting diodes with hybrid hole injection layer[J]. Organic Electronics, 2020, 85:105822.


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