白光有机电致发光器件及其特性研究

论文摘要

有机发光二极管（organic light-emitting diodes,OLEDs）亦称有机电致发光器件（organic electroluminescence devices,OELDs）,与无机发光二极管（LED）或液晶显示器件（LCD）、等离子体显示器件（PDP）相比,具有自发光、响应快、全固态、制备工艺简单、高效率、宽视角、超薄、耐高低温、成本低、柔性等优点,被誉为最理想和最有潜力的下一代显示技术和高效光源。但是,目前高的制造成本、有待于提高的发光效率、对发光和衰减机理认识的不足,大大影响了OLEDs器件的产业化进程。针对上述问题,本论文在蓝光器件的制备工艺和高效白光有机发光器件方面进行了一系列的应用基础性性的工作,具体包括:1.首先,简述了有关OLEDs的研究背景、发展历史和现状等,并介绍了有机电致发光的相关原理,以作为本课题研究的理论基础。2.利用2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline（BCP）的电子传输能力,制备了indium-tin-oxide（ITO）/N,N’-bis-（1-naphthyl）-N,N’-biphenyl-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine（NPB）/BCP/Mg:Ag结构简化的OLED器件。结果表明,由于BCP良好的电子传输性能,器件的启亮电压为3.8 V,最大亮度为11,500 cd/cm2（电压为15 V）,最大流明效率和电流效率分别达到1.2 lm/W和2.7 cd/A,器件CommissionsInternationale De L’Eclairage（CIE）色坐标为（0.18,0.17）,光谱位于433 nm处,为NPB的本征发光光谱,器件发出的蓝光不随电压的改变而变化。同时,为蓝光加黄光工艺制备白光器件作了铺垫。3.通过对已有文献的调研,确定了白光有机电致发光器件的发展趋势和不足,并且根据得出的结论,从以下三个方面研究了白光器件:（a）基于磷光材料的单重掺杂发光层白光有机电致发光器件（WOLED）、（b）基于荧光材料的基激复合物和基激缔合物发光层的WOLED器件、（c）基于荧光材料的超薄发光层WOLED器件。（a）利用Ir配合物bis[2-（4-tert-butylphenyl）benzothiazolato-N,C2′]iridium（acetylacetonate）[（t-bt）2Ir（acac）]作为磷光发光材料,结合掺杂工艺制备了白光电致发光器件。器件在3 V左右启亮,在16.5 V时,器件的最高亮度达到15,460 cd/m2;在4 V时,器件达到最大流明效率为7.5 lm/W,器件启亮后所发出的白光光谱在低电压时随电压变化有稍微的移动,但是都在白光范围内。在电压达到8 V后CIE色坐标为（0.33,0.32）,并且光谱及色坐标稳定,不随电压变化而改变,与最佳的白光坐标（0.33,033）几乎重合。（b）利用基激复合物发光的特点,优化了复合功能层中poly（N-vinylcarbazole）（PVK）和NPB的质量比,在PVK:NPB为1:1时,器件的电致光谱图中,除了NPB的本征电致发光外,还观察到了一个位于640 nm处的由PVK和NPB产生的电致激基复合物发光的谱峰。随着电压的增加,电致激基复合物的发光强度增强。（c）使用了超薄发光层代替掺杂工艺的方法,制备了基于荧光材料5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene（rubrene）的白光发光器件,在15 V的驱动电压下,器件达到最大的亮度为21,500 cd/m2。亮度为1000和10,000 cd/m2时,器件的流明效率分别高达2.5和1.6 lm/W。器件的发光谱峰分别位于429和560 nm,对应的CIE坐标为（0.32,0.33）,且不随外加偏压的改变而变化。本论文为白光OLEDs在信息显示和高效光源领域的应用,在制备工艺和器件结构设计方面,打下了坚实的基

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 OLED的技术特点
• 1.2 OLED的技术发展
• 1.2.1 国外发展
• 1.2.2 国内方面
• 1.3 OLED的应用领域
• 1.4 市场前景颇为乐观
• 1.5 OLED的未来发展趋势
• 1.6 研究意义和主要工作
• 1.6.1 课题的研究意义
• 1.6.2 本论文的主要研究工作
• 第二章 有机电致发光器件的相关理论
• 2.1 有机电致发光器件发光机理
• 2.2 光物理和光化学的基本过程
• 2.2.1 分子基态和激发态
• 2.2.2 激发态的产生和衰减
• 2.2.3 激发态分子间的相互作用
• 2.3 OLED的器件结构
• 2.3.1 单层器件
• 2.3.2 双层器件
• 2.3.3 三层和多层器件
• 2.3.4 掺杂层器件
• 第三章 有机电致发光器件的制备与测试
• 3.1 实验材料和仪器
• 3.1.1 主要材料和试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 电致发光器件的制备
• 3.2.1 基片的腐蚀
• 3.2.2 基片清洗与处理
• 3.2.3 膜层制备
• 3.3 器件测试
• 3.4 有机电致发光器件的性能参数
• 3.4.1 发光性能参数
• 3.4.2 电学性能参数
• 第四章 蓝色OLED器件的制备
• 4.1 蓝色OLED器件的研究背景
• 4.2 实验内容
• 4.3 基于常规蓝光材料NPB的OLED器件
• 4.4 本章小节
• 第五章 白光OLED器件的制备和性能优化
• 5.1 白光OLED器件的研究进展
• 5.2 基于磷光材料的单重掺杂发光层WOLED的研究
• 5.2.1 研究背景和意义
• 5.2.2 器件的制备
• 5.2.3 器件的性能测试与分析
• 5.3 基于荧光材料的基激复合物发光层WOLED器件的研究
• 5.3.1 研究背景和意义
• 5.3.2 器件的制备
• 5.3.3 器件的性能测试与分析
• 5.4 基于荧光材料的超薄发光层的WOLED研究
• 5.4.1 研究背景与意义
• 5.4.2 器件的制备
• 5.4.3 器件的性能测试与分析
• 5.5 本章小节
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 硕士在学期间的研究成果