可以被用在白光OLED里的磷光材料有藍、綠與紅三原色。黃與橘黃色雖然不屬三原色之一，但因為黃色可以搭配深藍色；或者橘黃色的可以搭配藍色或天藍色，混合出雙色構成的白光。

各色彩或色彩飽和度的判斷，以1931 CIEx，y色坐標來區分（見圖4一13范例）。

1931CIEx，y 色坐標的色彩劃分范例圖

以綠色的光色而言，大致上x坐標值要小于或等于0．3可以算是綠色。y坐標值則是色純度的指標，譬如說Ir（ ppy ）3與（ppy）2Ir（acac） OLED 1931CIEx，y色坐標分別是（0．27， 0．63）和（0．31， 0．64）（其磷光光譜人λmax、分別為510與525 nm），可以說Ir（ ppy ）3 是比較綠的材料，但比較不綠（相對前者而言是有點黃綠色）的（ppy）zIr（acac）其色彩（黃綠色）飽和度是較高的。

因此，對那些綠色的磷光材料其1931CIEx，y x坐標值在0．33、0．34、0．35，甚至到0．40或超過0．40的，通常稱之為黃綠色磷光材料。

黃色是中間色，無法說出一個明確的范圍，只能選擇（（0．50， 0．50）坐標值當作飽和黃色的1931CIEx，y 坐標值，x坐標值越小就越接近黃綠色；x坐標值越大就越接近橘黃色。

比照綠色磷光材料的狀況，若1931CIEx，y 色坐標二數值比0． 50小太多（大約比0． 45還小），這樣的材料會被視為是黃綠色磷光材料，不會被列人討論的對象。橘黃色也是中間色，無法說一個明確的范圍，很多紅色磷光材料色彩上若做得略嫌不足，色彩便會落在橘黃色的地方，大致上可以定（（0．60， 0．40）坐標值當作飽和橘黃色1931CIEx，y 坐標值。

橘黃色是夾在黃色與紅色中間，1931CIEx，y 坐標向左上偏（（x值變小y值變大）變黃色，向右下偏（（x值變大y值變小）變紅色。

如何界定黃色與橘黃色或橘黃色和紅色，是因人而異的。

區分磷光材料的色彩是綠、黃還是橘黃的，如果該OLED 1931CIEx，y 會沒有標示而無法得知，這時可以變通由發光波長大致做判斷推測其可能的色彩，見圖4一14的例子。

Ir配位絡合物磷光光譜從綠光到橘黃光分布

目前文獻中報道過發紅色磷光的OLED材料少說有50種，從20世紀90年代末期OLED有機磷光材料被發現以來，藍色磷光材料的發展總是落后于紅光與綠光的，藍色磷光材料發展至今很少能做到像深紅光或深綠光那樣的色純度。

即使是色純度高的深藍色，制作出OLED的效果往往不是欠佳，便是材料（也造成器件）壽命短。為能制造出性能令人滿意的白光OLED，目前選用的還是以天藍色的磷光材料為主，這要求所搭配的紅色磷光材料要接近于飽和紅的深紅色才可以。

所以，紅色磷光OLED材料在色純度上的要求，不得不被提得很高，不然所制作的白光OLED無法接近正白色。

最早出現在OLED中當作磷光材料是PtOEP，這是個發出深紅色且接近飽和紅色的有機磷光材料，PtOEP發出紅光的波長既長而涵蓋范圍又窄。

PtOEP紅色磷光OLED之電致發光光譜圖與其1931CIEx，y 色坐標圖

這個材料的出現在OLED中是由于當初（20世紀90年代末期）OLED的紅光材料而來。

PtOEP的最低能量的吸收波長約在540 nm，其所觀察到的磷光波長是在650 nm（在623， 687， 720 nm尚有較弱的振動電子諧波倍頻）。此磷光波長相當窄（半波寬僅20 nm左右）且距離PtOEP的最低能量的吸收有超過100 nrn的斯托克斯位移（Stokes shift）。

文獻報道在約580 nm左右是PtOEP的熒光位置，明顯地有較小的斯托克斯位移，間接證明在650 nm的發光是磷光而非熒光。另外，實驗量測到PtOEP在溶液狀態下室溫的磷光壽命約為80μs，明顯比一般有機物質熒光壽命約ns要長許多。

這些在光譜物理上的數據都指向在650 nm PtOEP的發光是磷光而不是熒光。PtOEP在溶液狀態下室溫的磷光卿約0． 45。

當電流密度增大（或OLED亮度增加）時器件效率迅速下降，此現象俗稱為“效率滾降”（ efficiency roll off ）。

譬如Facially encumbered Pt porphyrins所制作的OLED，在器件電流密度約0． 1 mA／cm2（或亮度大約是3 cd／m2）時約達到最高點的8．2％，但在亮度100 cd／m2時（約6～7 mA／cm2 ）剩下4． 7％左右；當亮度為500 cd／m2時（這僅是白光照明所需的一半亮度而已）電流密度已高達300一400mA／cm2，則衰減剩下不到1％。這比紅色熒光材料的性能還差。

Facially encumbered Pt porphyrins所制作OLED的發光功率效率與電流密度和亮度關系圖

對PtOEP此類紅色磷光材料的研究發現，“效率滾降”跟磷光壽命長短有很大關系。PtOEP類紅色磷光材料其磷光壽命太長（或不夠短），造成在器件里材料三重態自我淬滅的幾率較大，尤其是在電流密度高的時候更為嚴重。

為了改進PtOEP類紅色磷光材料的不足，最早問世的是由Thompson與Forrest研究團隊所提出的（btp）2Ir（acac），其磷光壽命大約為6μs，而Φp約0．2。

在類似的OLED器件結構下，在合理的10mA／cm2較高電流密度下（通常在這種電流密度下器件才有可使用的起碼亮度），PtOEP的為1．9％，而（btp）2Ir（acac）的為3．7％，比PtOEP的高出近一倍，“效率滾降”有所舒緩。

（btp）2Ir（acac）制作紅色磷光OLED的發光功率效率與電流密度關系圖

在（btp）2Ir（acac）之后，Cannon研發團隊與臺灣清華大學劉瑞雄研究團隊分別提出新的紅色磷光材料Ir （ piq）3與（piq）2Ir（acac）。

兩者都采用了1一phenylisoquinoline（ piq）作為與Ir行cyclometalation的配體，只是前者Ir（piq）3為配體全同（homoleptic） Ir配位絡合物，后者仁（btp）2Ir（acac）為配體不全同（heteroleptic） Ir配位絡合物。

事實上piq是很好用的發紅色磷光配體的化學結構，絕大多數后面發展出來的發紅色磷光cyclometalation配體都是衍生自piq這母體化學結構。

當OLED亮度增加十倍時Ir（piq）3 的?ext下降至約8．5％ （1000 cd／m2）；（btp）2Ir（acac） 的?ext下降至約7．0％（約400mA／cm2，25 000 cd／m2）。這種“效率滾降基本上符合Ir（piq）3與（btp）2Ir（acac）不是很長的磷光壽命0．7～1．1與1． 65μs。

與紅色磷光OLED的發光功率效率與電流密度關系圖

（a）（btp）2Ir（acac）制作（b）Ir（piq）3 制作

Cannon研發團隊稍后在2005年發表以Ir（4F5Mpiq）3制作的發紅色磷光OLED ，其1931 CIEx，y色坐標為（0． 66， 0．34）。

紅光色純度略遜于 Ir（piq）3 或（btp）2Ir（acac） 的，但器件最高可到15．5 0 o（或?p12．4 lm／W），這是器件在亮度為218 cd／mz（或1．23 mA／cm2電流密度）下得到的。

基本上此器件還是呈現出“效率滾降”的現象：當器件的亮度增大到超過10 000cd／m2（或電流密度增大到近120 mA／cm2）時，器件的best減降到7.9％（或3．7 lm／W）。

這么多紅色磷光OLED材料，其器件性能表現固然受到發光材料本身的化學特性與物理特性的影響，但是另一個影響器件性能的是器件制作的方式的溶液工藝或干法工藝和器件里所選用來搭配摻雜物的主體材料。

以（btp）2Ir（acac），（piq）2Ir（acac） 這兩個被廣泛使用的紅色磷光摻雜物來舉例說明。

2005年Taishi Tsuji曾研制了不同主體材料摻雜（btp）2Ir（acac） 的OLEDs 。

ITO／NPB／主體材料摻雜（piq）2Ir（acac） ／ Alq3 ／Li2 O／Al之研究，此處作為主體材料為Alqa ，BAIq， BCP或OXD一7，其中以具有電子傳輸特性的BAIq為主體材料時表現最佳，器件壽命亦比以BCP為主體材料的器件長4倍。

另一個是由華南理工大學曹鋪院士所報道的由溶液工藝制作的OLED：ITO／PEDOT： PSS／PVK／blends／Ba／Al。此處blends是混合有PBD或TAZ電子傳輸材料的三種不同的高分子PFO、PVK、PFTA為主體材料。

其中以PFTA混PBD的主體材料表現最佳，最高有1200，這已比之前Cannon所報道的用干法工藝（真空蒸鍍）制作的OLED的10．3％要高。

另外中國科學院長春應用化學研究所馬東閣與武漢大學楊楚羅曾采用了一新的主體材料O－CzOXD真空蒸鍍制作了紅色磷光OLED，其最高?ext 被提升到18．5％。同樣的進展也發生在之前Cannon所報道的Ir（4F5Mpiq）3上：Yang Yang以濕法工藝制作ITO／PEDOT： PSS／PFO：Ir（4F5Mpiq）3／CsZ C03 ／Al OLED，最高?P從原來的12．4 lm／W提高到17．6 lm／W。

為了驗證制作紅色磷光OLED主體材料與空穴傳輸層（HTL）的重要性，以（fppz）2 Os（ PPhMe2）2和（fptz）2 Os（ PPh2Me）2，這兩種含Os重金屬的摻雜材料制作成OLEDs并被多次報道過，以最突出的后者來作說明：ITO／HTL／Host：（ fptz）2Os（ PPh2 Me）2 ／HBL／LiF／Al，其發光功率效率屢創新高。

與（fptz）2 Os（ PPh2Me）2 搭配使用的空穴傳輸層（HTL）材料、主體材料與空穴阻擋層（HBL）材料

在第一次被報道時，HTL是NPB或BPAPF；主體材料為CBP；而HBL為BCP（bathocuproine）。當摻雜物質量分數是20％ （ OLED剛達到紅光色純度）、器件在20 mA／cm2電流密度下，為11.5％（NPB為HTL）或13．3％（BPAPF為HTL）。第二次被報道時， HTL是NPB；主體材料改為TFTPA 。

當摻雜物質量分數是21％器件最高達180o＜r｝p最高25 lm＝＂＂ w）。很難得的是此器件只有輕微的“效率滾降”現象，在1000＝＂＂ cd＝＂＂ m2照明亮度下?ext＝＂＂ 幾乎沒有改變，?p只略微下降至22＝＂＂ w（見圖4一25）。即使到10000＝＂＂ mz的超高照明亮度（電流密度不到10＝＂＂ ma＝＂＂ cm2），｝p仍有15＝＂＂ w。

（fptz）2Os （ PPh2Me）2制作紅色磷光OLED的發光功率效率與電流密度關系圖

（fptz） 2Os（ PPh2 Me）2紅色磷光OLED的最高發光功率效率曾被臺灣新竹交通大學許慶豐與臺灣清華大學季峋刷新：

器件里HTL是TPD主體材料是雙極性（bipolar）的POAPF，這又是一個新的主體材料HBL是Bphen。

這次最高?ext 達到前所未見的19．9％（或?P達34．5 lm／W）。在此最高發光功率效率時器件的照明亮度大約是100 cd／m2報道中提及如此高的發光功率效率可歸因于器件中有很好的電荷平衡（charge balance），而這有很大一部分原因是器件采用的主體材料是雙極性的。

器件“效率滾降”現象也很輕微：在1000 cd／m2照明亮度下， 有18．6％。仍有26．1 lm／W。（fptz） 2Os（ PPh2 Me）2的磷光波長略嫌短617nm， 有助于材料避免在高電流密度下“效率滾降”的發生。

為什么（fptz）2Os（ PPh2 Me）2 能從眾多紅色磷光摻雜材料中脫穎而出？

（fptz）2Os（ PPh2 Me）2 的優點是在其摻雜形式OLED的紅光色純度很穩定，不受其摻雜質量分數的改變而改變。這跟。（fptz）2Os（ PPh2 Me）2 本身分子對稱的結構有關系。

對稱的分子本身不會有分子偶極矩（dipole moment），這和大部分的紅色磷光摻雜材料不一樣。

沒有偶極矩的分子在固態跟其他分子材料摻混在一起時，環境的極性不會隨摻雜質量分數改變而改變，分子本身能級間隙（發光波長）才不會隨環境極性的改變而改變。