有機材料mppv的白光led發(fā)光特性研究

有機材料mppv的白光led發(fā)光特性研究

wled的熒光光譜由于低能耗、高亮度和低熱量，使用壽命長等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于顯示和照明。早在20世紀(jì)90年代,日本日亞公司就已經(jīng)研制成功高效藍(lán)光LED,從而使固態(tài)照明進(jìn)入白光領(lǐng)域,由此白光LED照明就逐漸受到人們廣泛關(guān)注并開始進(jìn)入實用及商業(yè)化生產(chǎn)階段。目前,世界各國商業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)的主要是WLED(whitelightemittingdiode),即白光LED,通過在LED芯片上涂敷黃色YAG熒光粉,用LED芯片發(fā)出的較短波長的光(如藍(lán)光、近紫外光等)激發(fā)黃色YAG熒光粉使其轉(zhuǎn)變成波長較長的可見光(如紅光、綠光、藍(lán)光等),然后各種不同顏色的光復(fù)合形成白光。根據(jù)LED芯片發(fā)射波長的不同,WLED又可分為以下幾種方式:藍(lán)光LED激發(fā)黃色YAG熒光粉產(chǎn)生白光;紫光LED激發(fā)紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉產(chǎn)生白光以及紅、綠、藍(lán)三基色LED芯片組合在一起實現(xiàn)白光等。但不管哪種方式實現(xiàn)的白光與自然光的光色相比差異較大,并且顯色指數(shù)不高,輻射光譜中的紅光光譜較弱。因此,為了增強光譜中的紅光成分,賀香紅、曾琦華等分別通過研究發(fā)紅光的熒光粉來提高WLED的顯色性能,但用于WLED的紅色熒光粉多為稀土無機材料,同時紅色熒光粉的發(fā)光效率相對較低、光衰較大且化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定而嚴(yán)重影響WLED的壽命。為了提高LED的顯色指數(shù)并改善其發(fā)光性能,可通過在玻璃片上旋涂有機材料MPPV,然后用藍(lán)光LED、白光LED分別去照射有機薄膜層來研究其發(fā)光特性,從而探索一種可以使用有機電致發(fā)光材料來提高LED顯色指數(shù)、降低LED色溫的方法并同時對其輻射光譜進(jìn)行了分析。1擴晶機和焊線機真空干燥箱LED芯片購于武漢迪源光電科技有限公司;MPPV購于西安瑞聯(lián)近代電子材料有限公司;熒光粉為彩虹LEDYAGMLY—02D型熒光粉;熒光粉膠和封裝膠分別采用廣州市杰果電子科技有限公司的8866AB硅膠和5212AB硅膠;擴晶機和焊線機分別采用深圳市三合發(fā)光電設(shè)備有限公司的SH2002型和SH2012型;真空干燥箱為北京科偉永興儀器有限公司的DZF型真空干燥箱。LED樣品制備:先對芯片進(jìn)行擴晶、刺晶,然后在LED支架上點銀膠并固晶、焊接金線以及點熒光粉,最后安裝塑料透鏡及點密封膠,其固化條件均為在干燥箱中120℃固化一小時。MPPV樣品制備:通過旋涂方式在50mm×50mm薄玻璃片上均勻涂敷一層厚度為1mm的溶于有機溶劑四氫呋喃溶液的MPPV,其中MPPV溶于四氫呋喃溶液的比例分別為25mg∶1mL,50mg∶1mL,100mg∶1mL,150mg∶1mL。器件測試是在室溫下,使用杭州遠(yuǎn)方光電信息公司生產(chǎn)的PMS-80紫外-可見-近紅外光譜分析系統(tǒng)。2熒光led激發(fā)有機薄膜mppv的機理圖1為藍(lán)光LED激發(fā)MPPV薄膜的相對光譜,從圖1中可以看到當(dāng)MPPV∶四氫呋喃的比例為25mg∶1mL時,藍(lán)光LED激發(fā)有機薄膜的輻射光譜在600~750nm區(qū)間有一輻射波峰,但強度相對較弱,而在500nm之前曲線幾乎重合,這說明藍(lán)光LED在550nm之前幾乎沒有激發(fā)有機材料MPPV。繼續(xù)增加MPPV在四氫呋喃溶液中的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù),使其比例為50mg:1mL,100mg∶1mL,150mg∶1mL,可以看到藍(lán)光LED激發(fā)有機薄膜的輻射光譜在600~750nm區(qū)間的輻射波峰繼續(xù)增加,并且在650nm處達(dá)到最大值。由此可見,MPPV溶于四氫呋喃溶液中的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,輻射波峰越明顯,同時光譜繼續(xù)紅移,由圖1可以說明MPPV能被藍(lán)光LED激發(fā),輻射出紅光光譜。圖2為白光LED激發(fā)MPPV薄膜的相對光譜圖。從圖中可以看到,白光LED的輻射光譜在550nm處有一個輻射波峰,這是因為黃色YAG熒光粉能被近紫外光子或藍(lán)光光子激發(fā),輻射出較強的黃光、綠光并與剩余的藍(lán)光混合從而形成白光,其發(fā)射帶從470nm延展至700nm附近。當(dāng)用白光LED激發(fā)有機薄膜MPPV時,光譜的紅光區(qū)域開始加強,并在650nm附近出現(xiàn)一個激發(fā)波峰,同時黃綠光區(qū)域光譜峰值沒有下降,白光LED激發(fā)的紅光光譜峰值高于黃綠光光譜峰值。繼續(xù)增加有機薄膜中MPPV在四氫呋喃溶液中的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù),使其比例為50mg∶1mL,100mg∶1mL,150mg∶1mL,紅光區(qū)域的輻射光譜峰值繼續(xù)增加,而黃綠光光譜的峰值也有所增加,且在100mg∶1mL時達(dá)到峰值,但在150mg∶1mL時黃綠光光譜的峰值又開始下降。由此可見,有機材料MPPV能被藍(lán)光光子激發(fā),輻射出紅光以及微弱的黃綠光,其發(fā)射帶從600nm延展至750nm附近,通過改變MPPV在四氫呋喃溶液中的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù),可以得到激發(fā)出紅光光譜的LED,其光譜色域變寬,波峰增加。通過分析圖1與圖2可知,當(dāng)用藍(lán)光LED、白光LED照射有機薄膜MPPV時,能量較高的光子注入到有機材料從而使材料中的電子更容易充當(dāng)傳輸躍遷物質(zhì)的作用從黃色YAG熒光粉中轉(zhuǎn)移到MPPV中來,同時MPPV具有很好的捕獲電子的能力,使能量傳遞更為有效,產(chǎn)生光致電子轉(zhuǎn)移,從而使MPPV的電子躍遷到較高的能級狀態(tài),并在不同能級之間產(chǎn)生激發(fā)躍遷,此時電子處于非穩(wěn)態(tài),當(dāng)其退激發(fā)時,躍遷至不同能級的激發(fā)態(tài)電子又回到原來的基態(tài),釋放出能量較低的光子,產(chǎn)生光致發(fā)光,使藍(lán)光LED、白光LED激發(fā)有機材料MPPV產(chǎn)生顏色更飽滿的發(fā)光光譜,色域變寬,光譜向紅光長波段移動。若MPPV溶于四氫呋喃溶液中的質(zhì)量太少,LED激發(fā)有機薄膜MPPV的能量較低,輻射光譜不明顯;若MPPV溶于四氫呋喃溶液中的質(zhì)量太多,可能會對黃綠光區(qū)域有所吸收。從表1中可以看到MPPV∶四氫呋喃為100mg∶1mL時,白光LED顯色指數(shù)達(dá)到最大值86.1,但繼續(xù)增加MP-PV的溶解質(zhì)量,顯色指數(shù)明顯降低。同時,隨著MPPV含量增加,光譜色坐標(biāo)逐漸向紅光區(qū)域移動。其原因可能是由于白光LED的能量激發(fā)了有機材料MPPV,并使其發(fā)出紅光。傳統(tǒng)白光LED的色溫較高,當(dāng)激發(fā)有機材料MPPV后,色溫明顯降低,并且隨著MPPV溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,色溫繼續(xù)降低,當(dāng)達(dá)到最高顯色指數(shù)86.1時,色溫僅為3156K,而此色溫下的白光對人眼更加有益,讓人視覺更佳。3激發(fā)有機薄膜mppv通過在玻璃片上旋涂一層有機材料MPPV并改變其溶于有機溶劑四氫呋喃的比例來研究藍(lán)光LED、白光LED激發(fā)有機薄膜的發(fā)光性能,可以得出以下結(jié)論:藍(lán)光LED、白光LED均能激發(fā)有機薄膜MPPV,從而改善LED的發(fā)光特性及發(fā)光光譜,且存在一個使白光LED顯色指數(shù)最好的比例,即MPPV∶四氫呋喃的比例為100mg∶1mL時,顯色指數(shù)高