高性能白光有机发光二极管的研制

发布时间：2020-03-18 08:26

【摘要】：有机发光二极管(Organic light emitting diodes,OLEDs)以其节能环保、光色健康、柔性等特性成为被广泛关注的理想固态光源,并呈现研究、开发、产业化齐头并进的局面。OLED光源虽已取得了一定程度的进展,但想要获得可持续性的全面发展,在现有技术的基础上还需进一步加以完善。具体为在高亮度下实现大面积、高效率、高白光品质、柔性照明,低成本等。本论文从光质量、效率、柔性等照明领域实用化需求的角度,对OLED器件进行了系统的研究。论文具体的研究工作包括:(1)通过对材料的合理选择和器件结构的设计优化,成功制备了高质量荧光/磷光混合型白光OLED(WOLED)器件。在5000 cd/m~2的高亮度下,器件的色坐标为(0.46,0.46)、色温为2968 K、显色指数为92。通过研究发光分子对电子空穴的注入传输性能,了解发光层中电荷的输运过程,实现对载流子和激子的有效调控,从而对WOLED器件的工作原理有了深入的理解。通过共掺杂内部激子捕获转移机制,对激子进行定向调控。发现在不影响显色指数的情况下,对色温进行调制的方法。将Ir(ppy)_2(acac)分子掺杂到红光发光层中,使得在红光发光层中形成更多的激子。通过调控掺杂浓度,实现色温为~2500 K的WOLED器件,为低色温WOLED器件的研制提供新思路。(2)发现了在以Liq/Al/MoO_3/CBP为电荷产生层(Charge Generation Layer,CGL)的串联OLED器件中,CGL中厚的Al金属层在提高纵向电导的同时增大了横向电导,并且当CGL中Al厚度超过2 nm时,由于Al与MoO_3界面的氧化还原反应形成了导电的界面层MoO_(3-x),使得沿CGL出现横向的电流扩散。通过对材料的合理选择,利用具有高电子迁移率以及强电子接受能力的C_(60)插入Al与MoO_3界面层,实现在有效抑制CGL中横向导电的同时制备高效率低滑落的串联OLED器件。由于串联器件的光学微腔效应,串联器件表现出超过单一发光单元器件一倍的电流效率。在串联器件中,最大电流效率为155.6 cd/A,且在5000 cd/m~2的高亮度下,电流效率仍高达140.1 cd/A。(3)发现MoO_3(2 nm)/Al(2 nm)/MoO_3(5 nm)(Layered Metal Oxides,LMO)叠层结构,可作为高电导率、高透过率的电极用于OLED器件中。发现基于LMO电极的OLED器件电学性能与基于ITO电极的OLED器件相似;并发现在整个可见光区域,LMO电极的透过率高于ITO电极,LMO电极的反射率低于ITO电极;且基于LMO电极的OLED器件的EL光谱在不同观察角度下,光谱基本不变化,而基于ITO电极的OLED器件表现强的角度依赖。最后,在PET膜上制备了基于LMO电极的大面积30×35 mm~2的柔性OLED器件。
【图文】：

照明光源,未来发展,预测图,寿命

寿命短、效率低、耗电高等问题；荧光灯存在电磁污染、寿命短、易碎等问题；高强度气体放电灯存在成本高、维护困难、能耗高且寿命短等问题，，限制了上述三种光源在照明领域的应用。图1.1为据研究预测的照明光源演进历史及未来发展

示意图,蓝光,示意图,可调性

而如果人们在这种光源下进行长期的学习与工作，蓝光可直接穿透角膜和晶状体，使得黄斑区细胞被加速氧化，从而对视网膜产生不可逆转的光化学损害。同时蓝光还会扰乱褪黑素的分泌，打乱睡眠秩序，导致各种健康问题。图1.2为蓝光危害可能引起的视网膜的光化学损伤示意图。图1.2 蓝光危害可能引起的视网膜的光化学损伤示意图资料来源：http://lights.ofweek.com/2017-06/ART-220006-8120-30148168.html在2010年美国眼科大会上，已报道蓝光是导致视力恶化的重要因素之一。而相比LED的散热、频闪、蓝光危害等问题，OLEDs具有轻便、柔性、颜色可调性、色温可调性的独特特性，使它们成为现代光源的理想选择。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN383.1

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