基于新型蓝光材料的白色有机电致发光器件的研究

摘要

有机电致发光显示器件(OLED)作为一种新型的固体平板化显示器件，凭借着驱动电压低，效率高，可柔性化等优势和广阔的市场应用前景，成为近年来发展十分迅速的显示技术。其中白光OLED器件涵盖整个可见光区的红、绿、蓝三种基色，可以很容易地获得全彩色显示器件，同时还可以作为液晶背光源和固态照明光源使用。因此，白光OLED的研究具有非常重要的科学意义和使用价值。本文以制备和研究结构简单的OLED为工作重点，并以提高器件中蓝光成分为主要工作。简单介绍了OLED的发展历程，并重点介绍了白光OLED的研究进展和实际应用的意义，以及器件的发光原理和影响发光性能的主要因素。首次尝试将聚合物和小分子材料相结合，采用旋涂的方法形成发光层，简化器件制备工艺，同时两者的结合可以进行优势互补，充分提高器件的整体性能。 首先对本实验选用的新型有机小分子蓝光材料TBPe，进行了简单的性能分析，并通过与其结构相似的蓝光材料的对比，表明其对掺杂浓度的要求相对较低，同时也分析了其与聚合物混合制备器件的可行性。制备了结构为：ITO/白色发光层/BCP/Alq3/Mg：Ag的单一发光层白光OLED。通过多组实验对比，最终确定了最佳染料掺杂浓度和结构的器件，最佳色坐标为(0.33，0.38)，十分接近白色等能点，且不随外加驱动电压的变化而显著变化。 为了进一步提高器件的发光性能，考虑到不同有机材料所适用的不同制备方法，我们依照传统的制作工艺，制备了以PVK：TBPe为蓝色发光层和Alq3：rubrene为橙黄色发光层的双层白光器件。通过适当调节发光层的掺杂比例和厚度，得到了发光性能比较理想的白光器件。我们还尝试将本身可以发绿白光，且兼具电子传输特性的材料Zn(BTZ)2替代Alq3作发光层的母体材料。器件的启亮电压下降到6V左右，最大亮度达到1300cd/m2，最大外量子效率为0.31％，最佳色坐标为(0.32，0.36)。 通过对比发现，双层器件的各项光电性能均比单层器件有明显提高，我们根据有机材料的能级结构和能量传输理论，结合OLED的发光机理和能量传输原理，初步分析了双层器件的发光过程，以及性能提高的根本原因在于合理地选择材料和设计器件结构。 最后我们选择了另一种蓝光材料NPB和空穴阻挡材料BCP，将电子和空穴的复合区域限制在空穴传输层中，分别制备了蓝色和橙红色发光器件。通过合理设计器件结构和调节发光层厚度，使两种发光以恰当比例相混合，制备了一种新型的白光器件，结构为：ITO/PVK：MEH-PPV/NPB/BCP/Alq3/Mg：Ag。器件在5V左右启亮，而且随着外加电压的变化，色坐标从(0.32，0.31)变为(0.33，0.29)，均在白色发光区之内，器件的最大亮度为2320cd/m2，最大外量子效率为0.52％。 通过合理地选择高效的发光材料和试验条件的改善，提高发光层的质量，完善器件结构，器件的发光性能有望大幅提高，这也是我们下一步工作的重点。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章有机电致发光的基本理论

第三章聚合物母体掺杂小分子染料的单一发光层WOLED的研究

第四章含聚合物和小分子混合蓝光层的双层WOLED研究

第五章含聚合物红色和小分子蓝色发光层的双层WOLED研究

第六章全文总结和展望

参考文献

附录攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

致谢