本文關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的低功耗白光有機(jī)電致發(fā)光器件研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來(lái),基于OLED(Organic light-emitting device)技術(shù)的顯示產(chǎn)品層出不窮,諸如三星公司主打的AMOLED智能手機(jī)、LG公司推出的超輕薄OLED電視、索尼公司開(kāi)發(fā)的VR頭顯等都已經(jīng)進(jìn)入人們的生活。除了在移動(dòng)終端、電視、智能可穿戴、游戲等領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)表現(xiàn),基于OLED技術(shù)的照明產(chǎn)品也正從展會(huì)走向市場(chǎng)。OLED經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展,已經(jīng)從單純的基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向于大力開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的階段,為了適應(yīng)低成本、高性能的發(fā)展要求,需要對(duì)OLED進(jìn)行更深層次的優(yōu)化。白光OLED(WOLED)無(wú)論在實(shí)現(xiàn)全彩色顯示上還是在固態(tài)照明方面都發(fā)揮著重要的作用,本文從簡(jiǎn)化WOLED器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改善WOLED器件性能以滿(mǎn)足實(shí)用化需求的角度出發(fā),探索制備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗、高效率的WOLED的方法。主要研究成果包括以下幾個(gè)方面:1、以底發(fā)射結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),開(kāi)展了單一母體雙發(fā)光層結(jié)構(gòu)WOLED的研究。采用具有雙極傳輸特性的主體材料26DCz PPy作為發(fā)光層中的唯一母體,提出了“梯度能量轉(zhuǎn)移”的方法,充分利用能量轉(zhuǎn)移機(jī)制,以藍(lán)色磷光染料FIrpic作為橋梁,實(shí)現(xiàn)從26DCz PPy向FIrpic再向黃色磷光染料PO-01的高效能量轉(zhuǎn)移,成功解決了單一母體結(jié)構(gòu)中較為普遍存在的高效藍(lán)光染料母體不能兼作高效黃光染料母體的問(wèn)題。我們所設(shè)計(jì)的單一母體結(jié)構(gòu)的WOLED能夠有效減少有機(jī)層中界面勢(shì)壘的數(shù)量,有利于改善載流子的注入、傳輸,降低器件的驅(qū)動(dòng)電壓,通過(guò)發(fā)光層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,能夠有效拓寬激子復(fù)合區(qū),提高激子利用效率,并且各發(fā)光單元相互獨(dú)立從而有利于分別加以調(diào)控,減小了工藝難度、提升了器件的穩(wěn)定性�；谶@種方法的白光器件的最大電流效率和功率效率分別達(dá)到39 cd/A和30lm/W,對(duì)應(yīng)最大外量子效率EQE為13.7%。發(fā)射光譜受電壓變化影響較小,器件亮度由100 cd/m2增加到10000 cd/m2時(shí)色度坐標(biāo)值僅從(0.35,0.45)變化到(0.34,0.43)。2、從開(kāi)發(fā)利用新材料體系的角度出發(fā),開(kāi)展了基于新型膦氧型母體材料DBFDPO制備低開(kāi)啟、高效率的WOLED的研究工作。DBFDPO以二苯并呋喃為主體并在其鄰位上引入兩個(gè)二苯基膦氧基團(tuán),其三線(xiàn)態(tài)能級(jí)高達(dá)3.16 e V,玻璃化溫度為191℃,是較為理想的電子傳輸型磷光染料的母體。我們利用其兼作藍(lán)光染料FIrpic和黃光染料PO-01的母體,器件開(kāi)啟電壓低于2.5 V。經(jīng)過(guò)對(duì)發(fā)光單元相對(duì)位置和厚度的優(yōu)化,獲得的最大電流效率為41.3 cd/A、功率效率34.0lm/W。在器件物理方面,通過(guò)單載流子器件分析了不同染料對(duì)改變母體中載流子輸運(yùn)特性的作用并結(jié)合材料能級(jí)關(guān)系分析了基于單一母體的發(fā)光層結(jié)構(gòu)中磷光染料對(duì)器件光譜穩(wěn)定性的影響。此外還研究了采用Ir(ppz)3作為中間層對(duì)改善器件性能的作用。更進(jìn)一步的,通過(guò)改變黃色磷光染料的類(lèi)型,實(shí)現(xiàn)了顯示品質(zhì)的提升,基于Ir(BT)2(acac)的互補(bǔ)色白光器件的CRI達(dá)到67,器件亮度從10 cd/m2增加到10000 cd/m2時(shí)色度坐標(biāo)值變化僅為(±0.03,±0.05)。3、利用疊層器件研究了傳統(tǒng)電子注入材料對(duì)器件穩(wěn)定性的影響,引入具有較低生長(zhǎng)溫度和較低水氧敏感度的新型金屬配合物L(fēng)ibpp作為電子注入層結(jié)構(gòu),并通過(guò)不同類(lèi)型的器件結(jié)構(gòu)對(duì)Libpp電子注入層厚度進(jìn)行了優(yōu)化。開(kāi)展了基于磷光超薄發(fā)光層結(jié)構(gòu)的WOLEDs的研究,設(shè)計(jì)出HTL/Dopant ultra-thin layer/HTL or ETL/Dopant ultra-thin layer/ETL的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),對(duì)采用不同體系的載流子傳輸材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究與機(jī)理分析,最終以具有較高三線(xiàn)態(tài)能級(jí)的Tc Ta作為空穴傳輸層,B3PYMPM作為電子傳輸層兼作為分隔磷光超薄層的中間層結(jié)構(gòu)的器件性能最優(yōu),電流效率和功率效率可分別達(dá)到40 cd/A和40 lm/W以上。我們還研究了不同空穴傳輸層材料與電子傳輸層材料B3PYMPM共摻雜形成激基復(fù)合物的發(fā)光,利用激基復(fù)合物發(fā)射藍(lán)光結(jié)合磷光黃(紅)、綠超薄發(fā)光層結(jié)構(gòu)制備了熒光-磷光hybrid型WOLEDs�；诔咏Y(jié)構(gòu)的器件的最大優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)極度簡(jiǎn)化、昂貴的磷光染料使用量大幅度減少,有利于獲得較高的功率效率以實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的。4、為適應(yīng)硅基有機(jī)微顯示的應(yīng)用需求,開(kāi)展了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、低功耗的頂發(fā)射WOLED的研究,利用具有較高三線(xiàn)態(tài)能級(jí)的寬帶隙電子傳輸層材料B4PYMPM兼作藍(lán)光磷光染料的母體,以Tc Ta摻雜B4PYMPM形成激基復(fù)合物作為黃光磷光染料的母體,不再額外引入母體材料,除了必要的載流子注入層(Mo Ox、Libpp)材料,整個(gè)器件的材料體系只包含空穴傳輸層材料、電子傳輸層材料、磷光發(fā)光染料。得益于簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)和激基復(fù)合物向黃光染料的高效能量轉(zhuǎn)移,優(yōu)化后的頂發(fā)射WOLED開(kāi)啟電壓低于2.4 V,最大電流效率和功率效率分別達(dá)到29 cd/A和27 lm/W,亮度在100 cd/m2、1000 cd/m2和5000 cd/m2時(shí)的外量子效率分別為5.7%、8.2%和6.5%,而且在實(shí)驗(yàn)中證明了如果能夠在半透明頂部Cu陰極生長(zhǎng)光學(xué)覆蓋層(60 nm Tc Ta)可以更進(jìn)一步的提升器件的效率。在以上研究工作的基礎(chǔ)之上,成功開(kāi)發(fā)出采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的基于Al作互聯(lián)金屬的SVGA硅基白光有機(jī)微顯示芯片,并通過(guò)集成設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了頭盔式有機(jī)微顯示器整機(jī)的試制。白光有機(jī)微顯示器的成功研制為實(shí)現(xiàn)全彩色有機(jī)微顯示器奠定了良好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN383.1

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1 郭閏達(dá);簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的低功耗白光有機(jī)電致發(fā)光器件研究[D];吉林大學(xué);2017年

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本文編號(hào)：1321100