【摘要】：由于有機發(fā)光二極管(OLED)具有效率高、色純度好、功耗低、視角廣、響應(yīng)速度快、主動發(fā)光、超薄超輕以及可柔性折疊等優(yōu)異性能,在顯示和照明領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景,受到學(xué)者和業(yè)界的廣泛關(guān)注而成為研究熱點。為進(jìn)一步改善OLED性能,提高其在顯示與照明市場上的競爭力,OLED(特別是白光OLED,WOLED)的高性能化研究具有重要意義。本文綜述了OLED的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀、器件結(jié)構(gòu)、工作機理和涉及到的相關(guān)重要物理概念,重點介紹了四種類型的WOLED(全熒光WOLED、全磷光WOLED、雜化WOLED、延遲熒光WOLED)。通過研究采用不同方法調(diào)控器件中電荷和激子的分布,深入闡明WOLED器件中存在的電荷注入與傳輸、激子形成與擴散、激子俘獲與復(fù)合等的發(fā)光機制,研制了一系列高性能WOLED,主要創(chuàng)新性成果如下:1)采用通過客體調(diào)控電荷和激子的分布的思路,設(shè)計了簡單的單發(fā)光層器件結(jié)構(gòu),研制出了結(jié)構(gòu)簡單、效率高、效率滾降低、色穩(wěn)定性好的全磷光WOLED器件。器件的最大發(fā)光效率和功率效率分別為113.6 cd/A和95.5 lm/W。在亮度1000 cd/m2時,發(fā)光效率可達(dá)111.7 cd/A或75.5 lm/W,為目前公開發(fā)表的科學(xué)文獻(xiàn)中效率最高的單發(fā)光層WOLED。該器件色度穩(wěn)定,在工作亮度范圍內(nèi)它的色坐標(biāo)基本不變。論文研究了該類器件客體在穩(wěn)定色坐標(biāo)方面的作用,證實了通過客體調(diào)控電荷和激子的分布能夠穩(wěn)定光色。2)系統(tǒng)研究了n型間隔層對雜化WOLED性能的影響,發(fā)現(xiàn)n型間隔層的三線態(tài)能級位置較電子遷移率或空穴阻擋能力對器件性能的影響更大。通過選擇更為有效的Bepp2(吩基吡啶鈹)作為間隔層,實現(xiàn)了長壽命雜化WOLED。在初始亮度1000 cd/m2下,利用加速老化測試方法,估算壽命超過3萬小時。這項成果對設(shè)計新的器件結(jié)構(gòu),提高WOLED發(fā)光壽命具有一定的借鑒意義。3)研制了高性能深藍(lán)色聚集誘導(dǎo)OLED器件,實現(xiàn)的器件性能為:色度坐標(biāo)(0.17,0.14),發(fā)光峰449 nm,啟亮電壓2.75 V,最高亮度17721 cd/m2、最高效率為4.3 lm/W,1000 cd/m2亮度下效率為3.6 lm/W,效率滾降低。首次利用藍(lán)色聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料制備出了一系列高性能雜化WOLED。其中,對于雙色雜化WOLED:1)當(dāng)器件中的間隔層TAPC:TmPyPB比例為1:0時,實現(xiàn)了光色穩(wěn)定的WOLED,功率效率為32.0 lm/W;2)當(dāng)間隔層TAPC:TmPyPB比例為0.8:0.2時,實現(xiàn)了光色穩(wěn)定、高效率、低效率滾降的WOLED器件,功率效率為38.9 lm/W;3)當(dāng)間隔層TAPC:TmPyPB比例為0.5:0.5時,實現(xiàn)了在10000 cd/m2亮度時,器件效率分別為70.2 cd/A和43.4 lm/W的WOLED器件。最后,利用藍(lán)、黃、紅三色發(fā)光材料,研發(fā)出了首個具有太陽光色溫特性的雜化WOLED,其色溫可在2328 K到10690 K范圍內(nèi)變化。結(jié)果表明,利用藍(lán)色聚集誘導(dǎo)熒光體有希望制備高性能雜化WOLED。4)開發(fā)出了一類主客體組合體系實現(xiàn)高效WOLED。首次采用NPB同時作為藍(lán)光發(fā)射體和單發(fā)光層雜化主體,制備雙色WOLED。當(dāng)發(fā)光客體Ir(dmppy)2(dpp)的濃度為1.5%時,單發(fā)光層雜化WOLED的最大效率為65.3 lm/W,啟亮電壓和亮度在1000 cd/m2時的電壓分別為2.4 V和3.45 V。論文討論了高濃度客體(1%)的單發(fā)光層雜化WOLED的工作機理。在該類器件中,藍(lán)光由NPB主體本身提供,黃光來自Ir(dmppy)2(dpp)磷光客體,通過不完全的F?rster能量轉(zhuǎn)移和Dexter能量轉(zhuǎn)移同時產(chǎn)生藍(lán)光和黃光獲得白光。將該思想用于雙發(fā)光層雜化WOLED中,得到器件的最大效率為17.2 lm/W和亮度為1000cd/m2時的10.2 lm/W(3.85 V),顯色指數(shù)CRI值為93,這為研制結(jié)構(gòu)簡單、低驅(qū)動電壓、高CRI的WOLED提供了一種可行方法。5)研制了高效率的柔性有機白光器件。通過優(yōu)化器件的機械性、電學(xué)性和光學(xué)性,實現(xiàn)了最大效率為101.3 lm/W的柔性WOLED,在亮度為1000 cd/m2時,其效率為58.2lm/W。該器件亮度從100 cd/m2到10000 cd/m2變化時,色坐標(biāo)變化范圍僅為(0.004,0.005),表明該器件色坐標(biāo)穩(wěn)定。此結(jié)果為獲得高性能柔性WOLED提供了可參考的方法。
[Abstract]:Organic light-emitting diode (OLED) has high efficiency, good color purity, low power consumption, wide angle of view, fast response, active luminescence, ultra-thin ultra light and flexible folding and so on. It has a broad application prospect in the field of display and lighting. It has become a hot topic in the field of attention of scholars and industry. In order to further improve the performance of OLED, improve the performance and improve the performance of the organic light emitting diode The high performance research of OLED (especially the white light OLED, WOLED) is of great significance in the competitiveness of the display and lighting market. The history of the development of OLED, the status of the research, the structure of the device, the working mechanism and the related important physical concepts are summarized in this paper, and the four types of WOLED (full phosphor WOLED, full phosphor WOLED, hybrids) are introduced. WOLED, delayed fluorescence WOLED). Through the use of different methods to regulate the distribution of charge and exciton in devices, the charge injection and transmission, exciton formation and diffusion, exciton capture and recombination in WOLED devices are clarified, and a series of high performance WOLED are developed. The main innovative results are as follows: 1) use the object modulation. In order to control the distribution of charge and exciton, a simple single light layer device is designed. A full phosphor WOLED device with simple structure, high efficiency, low efficiency, low efficiency and good color stability is developed. The maximum luminous efficiency and power efficiency of the device are 113.6 cd/A and 95.5 lm/W. respectively at 1000 cd/m2, and the luminous efficiency can reach 111.7 cd/A or 7. 5.5 lm/W, for the most efficient single light layer WOLED. in the published scientific literature, the chromaticity of the device is stable and its color coordinates are basically unchanged in the working luminance range. The paper studies the role of the object in stabilizing the color coordinates, and confirms that the distribution of the charge and exciton can stabilize the light color.2 system through the object control. The effect of N spacer layer on the performance of hybrid WOLED was investigated. It was found that the three line state energy level of the N interlayer has greater influence on the performance of the device than the electron mobility or hole blocking ability. By choosing a more effective Bepp2 (phenylpyridine beryllium) as the spacer layer, the long life hybrid WOLED. is utilized under the initial brightness of 1000 cd/m2. The accelerated aging test method has estimated life over 30 thousand hours. This achievement has a certain reference for designing new device structure and improving WOLED luminescence life.3). A high-performance deep blue aggregation induced OLED device has been developed. The performance of the device is: chromaticity coordinates (0.17,0.14), luminescence peak 449 nm, bright voltage 2.75 V, and maximum brightness 17721 Cd/m2, the maximum efficiency is 4.3 lm/W, the efficiency of 1000 cd/m2 is 3.6 lm/W, and the efficiency is reduced. A series of high performance hybrid WOLED. is prepared by using the blue aggregation induced luminescent material for the first time. For the dual color hybrid WOLED:1), when the TAPC:TmPyPB ratio of the spacer is 1:0 in the device, the light color stable WOLED is realized and the power efficiency is 32.. 0 lm/W; 2) when the TAPC:TmPyPB ratio of the interlayer is 0.8:0.2, the WOLED device with stable light color, high efficiency and low efficiency rolling down, the power efficiency is 38.9 lm/W; 3) when the TAPC:TmPyPB ratio of the interlayer is 0.5:0.5, the device efficiency is 70.2 cd/A and 43.4 lm/W respectively, when the 10000 cd/m2 brightness is respectively. Finally, blue, yellow and red are used. Three color luminescent materials have developed the first hybrid WOLED with the characteristics of the solar and color temperature. The color temperature can vary from 2328 K to 10690 K. The results show that the use of blue aggregation induced fluorescence is expected to produce high performance hybrid WOLED.4. A class of host and guest combinations have been developed to achieve high efficiency WOLED. for the first time to use NPB as blue. The maximum efficiency of the single luminescent WOLED hybrid WOLED is 65.3 lm/W and the voltage and brightness at 1000 cd/m2 are respectively 2.4 V and 3.45 V., respectively, when the concentration of the dual color WOLED. (dmppy) 2 (DPP) is 1.5%, and the voltage and brightness at 1000 cd/m2, respectively, are 2.4 V and 3.45 V., respectively, to discuss the work of the single light layer hybrid WOLED. In this kind of device, the blue light is provided by the NPB body itself, and the yellow light comes from the Ir (dmppy) 2 (DPP) phosphorescent object. The blue light and the yellow light are produced by the incomplete F? Rster energy transfer and the Dexter energy transfer. The idea is used in the double luminescent layer hybrid WOLED, and the maximum efficiency of the device is 17.2 lm/W and the luminance is 1000cd/m. 10.2 lm/W (3.85 V) at 2 and a color index CRI value of 93, which provides a feasible way to develop a simple structure, low driving voltage, and a high CRI WOLED. A flexible organic white light device is developed. By optimizing the mechanical, electrical and optical properties of the device, the maximum efficiency of the flexible WOLED with a maximum efficiency of 101.3 lm/W is realized, and the brightness is 1000. When cd/m2, the efficiency of the device is 58.2lm/W., when the brightness of the device varies from 100 cd/m2 to 10000 cd/m2, the variation range of color coordinates is only (0.004,0.005), indicating that the color coordinates of the device are stable. This result provides a reference for obtaining high performance flexible WOLED.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN383.1

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本文編號：2172759