大面积高效率叠层有机电致发光器件的研究

发布时间：2020-08-22 05:59

【摘要】：有机电致发光器件(OLED)经历了近三十年的研究和发展,在信息显示领域及照明领域已步入实用化的进程。OLED具有高效率、面发光、健康光源以及可制备柔性器件等优点。目前,OLED仍然是有机电子学领域的研究热点,无论是器件开发还是新材料合成都吸引着众多的研究力量。本论文在器件结构方面,进行了新型叠层OLED的内部连接层材料、内部连接层结构及工作机理、设计合成了双极性的磷光主体材料、低驱动电压倒置OLED器件等方面的研究。在产业化应用方面,我们自主设计了大面积有机薄膜蒸镀设备,在器件结构的研究基础上,成功制备出国内最大面积、高效率的白光OLED照明面板以及柔性OLED面板,这对未来我国OLED照明产业化的发展积累了丰富经验。以下是对各章节主要内容的简介:(1)第一章和第二章:介绍OLED在照明领域的应用、技术特点、产业化发展现状以及亟待解决的问题。概述OLED器件的典型结构,重点分析了叠层OLED器件的工作原理以及内部连接层电荷产生、传输和注入过程。(2)第三章:LiH具有较低熔点,易于与有机材料共蒸,并且分解不产生污染物。利用LiH作为n-型掺杂剂,设计出Alq3:LiH/HAT-CN作为叠层OLED器件中的内部连接层,并成功制备出叠层OLED器件,其发光效率相对于单层器件成倍数增长。我们研究证明了叠层OLED的内部连接层中没有明显的压降,这有利于降低器件的功率损耗。寿命测试发现,具有两个和三个发光单元的叠层OLED器件对应的T75%寿命分别为单层器件的3.8倍和7.4倍。进一步通过UPS和XPS研究了Alq3掺杂LiH的电荷载流子注入情况和能级变化。(3)第四章:设计了全新的内部连接层结构Bphen:Li/Al/F4-TCNQ/HAT-CN,并应用于叠层OLED器件中。F4-TCNQ/HAT-CN在内部连接层中可形成梯度势垒,能够有效降低注入势垒。同时,使用新型主体材料SSTF制备出高效率的叠层白光oled器件,最大电流效率和为功率效率分别达到70.5cd/a和64.8lm/w。另外,我们利用上述叠层器件制备出了大面积白光oled照明面板,最大电流效率为231.8cd/a,最大功率效率为52.9lm/w。该f4-tcnq/hat-cn结构在内部连接层中的合理设计,使得叠层白光oled具有很好的器件性能,特别是在大面积白光oled照明面板上的应用方面具有极大潜力。(4)第五章:通过在三苯胺螺芴基团的芴环上引入缺电子的膦氧基团,设计合成出以三苯胺为空穴传输单元、膦氧为电子传输单元的双极主体材料postf,其较高的三线态非常有利于器件性能的提高。制备出的以postf为主体的蓝色磷光器件的外部量子效率(eqe)超过25%。由于螺芴双极性特点和化学稳定性,我们用postf作为主体材料制备了大面积白光oled照明面板(150mm×150mm),功率效率可达75.9lm/w。(5)第六章:研究了hat-cn/al/bphen:li作为电子注入层的倒置oled器件,成功制备出具有极低驱动电压的绿色磷光倒置oled器件,10000cd/m2下的驱动电压仅为4.5V,这也是目前所报道的绿色磷光倒置oled器件中的最低驱动电压。基于相同倒置结构,我们也成功制备了发光面积为120×120mm2的大面积oled柔性面板。进一步对电子注入层结构进行优化,设计了以f4-tcnq/moo3/bphen:li为电子注入层的绿色磷光倒置oled器件,最大功率效率达到84.9lm/w。同时对常规oled和倒置oled器件的稳定性进行了研究,证明了倒置oled器件结构能够显著地提高器件的稳定性。(6)第六章:我们自主设计开发了大面积真空薄膜沉积设备,突破了线性蒸发源等核心技术,线源的均匀性可达到3%左右,最大可实现300×300mm2的面板制备,满足产业化大面积oled生产要求。系统研究了大面积oled照明面板的发光均匀性和面板工作温度变化,通过外部光萃取技术可以有效地提高照明面板的发光均匀性。同时,我们又成功开发出150×150mm2的大面积柔性白光oled照明面板。总之,本论文对大面积高效率叠层oled器件的制备做了一系列的研究工作,从高性能材料合成、高效叠层oled器件制备以及大面积真空蒸镀设备的设计和开发,最终实现大面积高效率OLED照明面板,从照明面板最前端到终端完全实现自主设计和生产,实现了“养土鸡-喂土饲料-生土鸡蛋”的基础研究和产业化同步推进发展模式。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN383.1

【引证文献】