Endothermic Forster Energy Transfer from DPVBi to BCzVBi in High Efficient Blue Organic Light-Emitting Diodes

In this study, we demonstrated high-efficiency blue organic light-emitting diodes (OLEDs) employing BCzVBi as a blue fluorescent dye doped into blue host material, DPVBi with various concentration. The optimized blue OLED device having high-efficiency was constructed with structure of NPB (500 ${\AA}$) / DPVBi:BCzVBi-6% (150 ${\AA}$)/$Alq_3$(300 ${\AA}$) / Liq (20 ${\AA}$) / Al (1000 ${\AA}$). The maximum luminescence of blue OLED was 13200 cd/$m^2$ at 13.8 V and current density and maximum efficiency were 26.4 mA/$cm^2$ at 1000 cd/$m^2$ and 4.24 cd/A at 3.9 V, respectively. Luminous efficiency shows two times higher than comparing with non-doped BCzVBi blue OLED whereas $CIE_{x,y}$ coordinate was similar with bare DPVBi blue OLED such as (0.16, 0.19). Electroluminescence of BCzVBi-6% doped blue OLED has two major peaks at 445 nm and 470 nm whereas pure DPVBi's blue peak appears at 456 nm and it is happened through endothermic Forster energy transfer by molecule's vibration between LUMO of DPVBi as host material and LUMO of BCzVBi as dopant in device.

고효율 청색 유기발광다이오드의 DPVBi와 BCzVBi 사이에서 발생하는 흡열 페르스터 에너지전이

본 연구에서는 다양한 농도의 BCzVBi를 청색 형광도판트, DPVBi를 청색 호스트 물질로 적용한 청색OLED 소자를 제작하였다. 최적화된 고효율 청색 OLED 소자의 적층 구조는 NPB (500 ${\AA}$)/DPVBi:BCzVBi-6%(150 ${\AA}$)/$Alq_3$(300 ${\AA}$)/Liq(20 ${\AA}$)/Al (1000 ${\AA}$)으로 구성되었다. 청색 OLED의 최대휘도는 구동전압 13.8V에서13200 cd/$m^2$이고 전류밀도 및 최대효율은 각각 1000 cd/$m^2$의 휘도에서 26.4 mA/$cm^2$, 구동전압 3.9 V에서 4.24 cd/A 이었다. 도핑된 청색 OLED 소자의 발광효율은 도핑되지 않은 소자의 2배에 이른 반면 색좌표는 (0.16, 0.19)로 서로 비슷하였다. BCzVBi가 6% 도핑된 청색 OLED 445 nm와 470 nm에 2개의 EL 스펙트럼의 Peak이 존재하는 반면 도핑되지 않은 순수한 DPVBi 청색OLED 소자는 456 nm에서의 유일한 Peak만을 보여주고 있다. 이는 호스트 물질인 DPVBi의 LUMO와 도판트 물질인 BCzVBI의 LUMO 사이에 분자 진동에 의한 페르스터 에너지 전이에 기인한 것이다.