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蘇州納米所在印刷QLED顯示小分子交連HTL材料研究方面取得重要進展
2019-04-25| 文章来源:印刷電子學部 谢黎明| 【

  量子點發光二極管(QLED) 因非常窄的電致光譜,能實現極高的色純度及廣色域,可溶液法制備輕薄、柔性器件等優勢,在印刷顯示領域備受關注。但是,當前噴墨打印的多層器件由于印刷制程中的咖啡環效應、墨水對下層薄膜的侵蝕作用等導致印刷膜層與界面質量低下,噴墨打印器件外量子效率最高記錄僅爲3%左右,遠低于旋塗器件性能。 

  中科院蘇州納米所印刷電子中心蘇文明研究團隊一直致力于印刷顯示産業應用需求的關鍵材料與墨水配方研究,開發了系列交連型小分子傳輸材料,以解決印刷OLED/QLED 中存在的層間互溶問題。團隊聚焦于小分子前驅體體系,不僅具有完全確定的分子結構,不會出現聚合物存在的批次間的差異問題,而且其具有高的溶解度,適合于噴墨墨水調配;打印成膜後,再通過退火處理産生鍵間交連,形成有近100%的抗溶劑性的傳輸層,能很好的解決印刷多層OLED 中上層溶劑對下層的侵蝕問題,並取得了系列研究進展(European Journal of Organic Chemistry 2016, 2016 (22), 3737-3747ACS Photonics 2017, 4 (3), 449-453ACS Applied Materials & Interfaces 2017, 9 (44), 38716-38727ACS Applied Materials & Interfaces 2017, 9 (19), 16351-16359.等)。 

  镉基QLED作爲當前印刷顯示産業發展的主流方向,其面臨的一個重要問題是缺少合適的可印刷、能級匹配的空穴傳輸材料(HTM),目前使用的傳統的聚合物空穴傳輸材料(如PVKTFBPoly-TPD)抗溶劑性能差,空穴遷移率低或HTL/QDs 界面空穴注入勢壘過高(大于1eV);爲此蘇文明研究團隊受廣東聚華印刷顯示技術有限公司TCL旗下,工信部批准國家印刷及柔性顯示創新中心2019年實現了全球首款314K 印刷QLED顯示屏樣機)技術委托開發印刷QLED顯示用高性能HTL材料。 

  最近,蘇文明研究團隊設計合成了具有平面型分子結構、HOMO 能級高達6.2 eV、遷移率優于PVK 的交連型小分子空穴傳輸材料CBP-V(如圖1所示),交連後具有近100%的抗溶劑侵蝕能力,同時70組統計數據表明薄膜厚度相比于交連前收縮了22%(如圖2所示),大幅提高了薄膜致密性,器件漏電流降低了一個數量級,HTL薄膜在空氣中也具有很高的穩定性。把CBP-V用于紅光QLED器件並與PVK進行對比,基于CBP-V旋塗器件的最大外部量子效率(EQE)爲15.0%,遠優于基于PVK制備的器件;近30組器件表明效率重複性非常高,最大相對偏差不超過3%。更加重要的是,在大氣中噴墨打印雙層(CBP-V/QDs)的紅光QLED最大外量子效率達到11.6%,相比已報道的噴墨打印QLED器件實現了大幅的提升,同時達到對比旋塗器件性能(外量子效率12.6%)的92% 

  該工作以Inkjet-Printed High-Efficiency Multilayer QLEDs Based on a Novel Crosslinkable Small-Molecule Hole Transport Material爲題在線發表在Small上(Small 2019, 1900111 DOI: 10.1002/smll.201900111),并被接收为内封面。論文第一作者为谢黎明研究实习员和熊雪莹(硕士生),苏文明研究員为通讯作者。这项工作还得到了国家自然科学基金重点项目(U1605244),國家重點研究計劃(2016YFB0401600)等項目的資助。 

     

  1. CBP-V 的合成路線 

     

  2. (a) 各種溶劑清洗交連前後CBP-V 薄膜的紫外吸收光谱圖验证抗溶剂性; (b) 交連前後CBP-V薄膜厚度的變化 

     

  3. (a) 噴墨打印QLED器件结构圖;(b) 但空穴器件;(c) J-L-V 曲線,(d) CE-L 曲線(e) EQE-L 曲線;(f) 17 组器件的外量子效率统计圖;QLEDs 的電致發光光譜也展示在c 圖中 

     

  4. (a) J-L-V 曲線;(b) CE-L 曲線;(c) EQE-L 曲線;(d)不同溶液法制備的器件的電致發光光譜(SC: 旋塗, IJP: 噴墨打印)(d)圖中插入的圖片为双层印刷的红光QLED (2 mm2) 

    

 
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