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有机电致发光器件(organic light-emitting diodes,OLEDs)因具有材料合成简单、制备工艺容易、重量轻、自发光、色域广、可集成在不透明或者柔性衬底等优点,被业界认为是继阴极射线管、液晶之后的新一代显示技术。经过三十年来的发展,虽然OLED相关显示产品已从实验室悄然走入到我们的日常生活中,但是科研工作者对OLED器件性能的追求从未停止。OLED在工作寿命、成本、集成度等方面的综合性能还需要进一步提升。本论文面向有源显示,侧重于研究实用化的简单结构叠层OLED以及与低压驱动电路相兼容的顶发射OLED。本文的研究内容如下:(1)首先提出了“简单结构叠层OLED”的设计思想,即器件的上下发光单元及电荷产生单元(charge generation layer,CGL)均要求结构简单。本文选用Mo Ox作为最简单的CGL,Bphen:Li F作为CGL电子抽取层,连接两个简单结构黄色发光单元CBP/CBP:PO-01/TPBi,制备了简单结构黄色磷光叠层OLED,并通过优化CGL与下发光单元的注入势垒、改善发光区的载流子平衡等手段,最终获得了相对于单层器件电流效率翻番,功率效率相差无几的高性能简单结构叠层OLED。(2)首次突破前人在CGL选材以及结构设计方面的限制,选用最常见的空穴传输材料NPB以及电子传输材料Bphen设计了缓冲层修饰的非掺杂p/n型CGL,即Li F/NPB/Bphen/Mo Ox,通过系统研究器件性能与叠层OLED总厚度之间的变化关系,最终获得厚度仅为150 nm的高性能绿色磷光叠层OLED,电流效率从对应单层器件的38.5 cd/A提高到77.6 cd/A。NPB和Bphen不仅做CGL材料,还作为叠层器件上下发光单元的空穴传输层和电子传输层,材料种类的减少可以简化实验流程,提高可靠性,降低生产成本。同时,这种p/n型CGL也为国内外同行提供了开发高性能叠层OLED的新思路。(3)基于Ir(ppz)3、Bphen又开发出两款有效的缓冲层修饰p/n型和n/p型CGL。详细研究CGL缓冲层Mo Ox、Li F在电荷生成过程中所扮演的角色;利用热电子发射理论、隧穿模型解释了基于同种材料体系的两种CGL的不同电荷产生过程;在n/p型CGL插入2 nm的Ir(ppz)3:Mo Ox缓冲层进一步优化了叠层OLED的性能,使其获得了较好的光电性能指标,最大电流效率接近传统单发光层器件的两倍;最后通过对比Bphen/NPB与Bphen/Ir(ppz)3的界面电荷转移特性,认为Bphen/NPB并不适合做非掺杂的n/p型CGL。(4)利用Mo Ox掺杂层空穴注入特性好、电导率高、热稳定性好等优点分别制备了面向p型及n型TFT电路的顶发射OLED以及倒置顶发射OLED。在顶发射器件方面,发光层Tm PPPy Tz:Ir(ppy)3具有双极性传输特性,有利于载流子的平衡;50 nm Tc Ta盖层的使用也提高了器件的光耦合输出效率;4 V的电压条件下,顶发射器件的亮度达4755 cd/m2,性能优良。在倒置顶发射器件方面,制备了蓝、绿、红三色的倒置顶发射OLED,由于微腔效应的作用,蓝绿器件较传统底发射器件的外量子效率提高15%左右;由于红光染料带系较窄,材料的内量子产率会随微腔环境的变化出现较大幅度的变动,最终使得红光倒置顶发射OLED的外量子效率提高了100%。最后将优化后的顶发射OLED移植到SVGA微显示芯片中,显示效果良好。