高效率顶发射有机发光二极管的理论仿真与实验研究

摘要

顶发射有机发光二极管（TOLED）有着高流明效率和大开口率等诸多优秀的特性，在有机发光二极管显示中得到广泛应用。近几年来，有许多研究工作在致力于提高 TOLED的器件性能，但是所报道的高性能的TOLED通常情况下器件结构比较复杂，而且发光光谱有比较严重的角度依赖性。这对于显示产品，是一个比较严重的问题。本文旨在运用有限时域差分（FDTD）方法，研发高效率、低滚降以及光谱的角度依赖性较小的TOLED。通过引入超薄发光层，分析不同类型的发光层对TOLED出光效率的影响，最后得到一种结构简单、高效率、低滚降的器件。针对本课题，本文展开了如下工作：
　　首先，我们成功地运用FDTD模拟分析方法对TOLED的光学结构进行优化，并且用实验验证了该理论模拟的结果可靠性。在发光层的设计中，本文采用双主体材料结构以避免电荷的积聚，同时也扩大了复合区域，大大减少了激子的三重态-三重态湮灭，最终的器件实现了超高的电流效率，低的电流效率滚降，高色彩饱和度以及肉眼难以察觉的光谱角度依赖性。经过优化，器件在亮度为1000 cd/m2和10000 cd/m2下，电流效率分别达到了127.0 cd/A和116.3 cd/A。
　　为了进一步简化器件结构的设计，在 TOLED结构设计中引入未掺杂的超薄发光层，不仅可以避免复杂的、难以精确控制的共掺杂，还能充分利用微腔的驻波效应，使得位于驻波反节点处的超薄发光层中的光子获得最大的干涉加强效应，从而提高出光效率。相比于传统中有较宽发光区域的主-客掺杂发光层，超薄发光层结构的器件表现出更高的出光效率。在单层超薄发光层的基础上，我们还研究了双层超薄发光层并搭配合适的隔离层结构，并且证明了这种结构可以使得载流子更加平衡，进一步提高器件效率。最后的器件在亮度为1000 cd/m2和10000 cd/m2下，电流效率分别达到了125.0 cd/A和110.9cd/A。

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第一章 绪论

1.1 OLED研究历吏以及产业化发展

1.2 OLED工作原理、结构

1.3 TOLED研究简介

1.4 本论文主要工作

第二章 TOLED光学理论与仿真

2.1 基于微共振腔的光学仿真

2.2 基于FDTD的TOLED光学仿真

2.3 本章小结

第三章 高效率、低滚降光谱无角度依赖性TOLED的研究

3.1 低滚降、光谱无角度依赖性TOLED的实现

3.2 高效率TOLED的实现

3.3 本章小结

第四章 基于超薄发光层的TOLED研究

4.1 单层超薄发光层结构

4.2 双层超薄发光层结构

4.2 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文主要工作总结

5.2 未来研究展望

参考文献

附录1

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文