白光有机电致发光显示器件的研制

摘要

白光有机电致发光显示器件(white organic light-emittingdiodes，WOLEDs)既可用作平面照明光源，同时又可与彩色滤色膜结合实现全彩色有机电致发光显示，具有广阔的市场应用前景。在其制作过程中，光刻工艺和掺杂工艺是十分关键的工艺，因此白光有机电致发光显示器件的研究备受人们的关注。 本论文的主要工作是利用现有的材料，从白光OLED器件制作工艺、发光机理和结构入手，首先，针对光刻、曝光工艺技术进行了一系列相关实验，详细研究了96×64点阵器件的光刻工艺和OLED器件阴极隔离柱成像过程中的曝光工艺，摸索出了最佳工艺参数。 其次为了进一步提高器件效率和色纯度，采用三刺激值方法计算推导了色纯度为(0.33，0.33)的标准白光有机电致发光器件(WOLEDs)所需要的红、绿、蓝三基色的最佳亮度配比：红光为28.2％，绿光为57.1％，蓝光为14.7％，为指导实验提供了一定的理论基础。 然后分别采用以DCJTB和TBPe作为红色、蓝色发光染料制作了两种单色(红色、蓝色)OLED器件，制备了器件结构为ITO/CuPc(15nm)/NPB(50nm)/Alq<,3>(30 nm)：rubrene(x)：DCJTB(6.1 nm)/Alq<,3>(30nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)，(其中x=2、3.7、4.2、5nm，rubrene的掺杂比例为1.1％、2.1％、2.3％、2.8％)的红光OLED器件和结构为ITO/CuPc(150 nm)/NPB(500 nm)/ADN(300 nm)：TBPe(30 nm)/Alq<,3>(350 nm)/RbF(20 nm)/Al(1000 nm)的蓝光OLED器件；讨论了红色OLED器件的发光机理，以及rubrene的掺杂浓度对发光效率等性能的影响；从蓝色器件的设计和制备入手，摸索出了一套完整而可行的制作方案，分别对器件的电压-亮度特性、电压．发光效率特性及发光光谱等特性进行了测试与讨论。 基于以上研究，制作了两种新型白光有机电致发光器件，实验一中的白光器件利用蓝光ADN：TBPE发光层和红光Alq<,3>：DCJTB发光层的双发光层实现白光显示，器件一结构是ITO/CuPc(15nm)/NPB(50nm)/ADN：TBPe(15nm)/Alq<,3>：DCJTB(15nm)/Alq<,3>(35nm)/LiF(2nm)/Al(100nm)。实验二中的白光器件利用多源掺杂单发光层实现白光显示，器件二结构是ITO/CuPc(15nm)/NPB(50nm)／Alq3：TBPe：DCJTB(30nm)/Alq<,3>(35nm)/LiF(2nm)/Al(100nm)器件。通过对比，研究发现采用实验一实现白光显示，该方法制作工艺简单、容易控制、实验可重复性比较高，且色度比较稳定，随电压的变化幅度较小，最佳色度为(0.3345，0.333)，几乎与标准白光色度重合，这在目前报道的白色有机电致发光器件中居领先水平。最后，通过蒸镀红、绿、蓝三个发光层的方法，成功制作了一种色纯度很好的白色OLED，其器件结构为ITO/CuPc(10nm)/NPB(40nm)/ADN(50nm)，3％TBPe/Alq<,3>(30nm)/Alq<,3>(30nm)，1％DCJTB)/Alq<,3>(30nm)/Mg：Ag(10：1，150nm)，器件的色坐标达到(0．333，0.3398)，十分接近标准白光的色度，色温4258.2℃。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 OLED概述

1.1 OLED的发展与应用

1.2 OLED的常用材料

1.2.1电极材料

1.2.2缓冲层

1.2.3载流子传输材料

1.2.4发光材料

1.3 OLED的器件结构

1.3.1单层器件结构

1.3.2双层器件结构

1.3.3三层器件结构

1.3.4多层器件结构

1.4 OLED的特点与问题

2 OLED理论与实验基础

2.1有机材料的发光理论

2.1.1有机发光材料分子特征

2.1.2有机材料光物理过程

2.2 OLED器件的工作原理

2.2.1载流子注入

2.2.2载流子传输

2.2.3激子的产生与复合

2.3 OLED发光屏的制备

2.3.1 ITO玻璃的表面处理

2.3.2有机膜的制备

2.3.3金属阴极的制备

2.3.4器件封装

2.3.5器件测试

2.4 OLED性能评价参数

2.4.1发光亮度

2.4.2发光效率

2.4.3发光色度

2.4.4发光光谱

2.4.5发光寿命

2.4.6电流密度-电压特性

2.4.7发光亮度-电压特性

3 OLED制备的实验设备改造与前工序研究

3.1膜厚监测装置的设计

3.2加热舟温控装置的设计

3.3电炉的制作

3.4光刻工艺研究

3.4.1 96×64点阵器件光刻工艺

3.4.2曝光工艺对阴极隔离柱成像的影响

4 OLED器件研究

4.1白光OLED器件

4.1.1国内OLED市场与企业概况

4.1.2 OLED器件彩色化

4.2 OLED器件实现白光辐射

4.3 OLED器件调色机理

4.3.1白光三基色亮度比值的计算

4.3.2实验

4.4基于DCJTB的红光OLED器件的发光性能与机理探讨

4.5基于ADN：TBPe发光层的蓝光OLED器件的制备

4.6基于DCJTB的单发光层和双发光层白光OLED器件

4.6.1实验

4.6.2结果与讨论

4.6.3小结

4.7高色纯度白光OLED的制备

5结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文与专利目录及参加科研项目