利用掺杂技术提高OLED性能及白光OLED色度改善的理论研究

作     者：陈星明 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴志军

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：有机电致发光器件 掺杂 色温 显色指数 微腔效应 

摘      要：有机电致发光器件(Organic light-emitting device,OLED)由于具有视角宽、功耗低、材料来源广泛、可大面积柔性显示、绿色环保等众多特点,成为近年来平板显示及固体照明技术研究中的一个热点。有机材料的特征之一是载流子的迁移率都普遍很低,采用掺杂技术可以大大地提高有机材料的迁移率,降低OLED的驱动电压。除此之外,在生活水平日益提升的今天,人类对光源的要求不再只是单纯地追求亮度,照明光源对人类生理的影响也越来越受到重视。本论文研究了掺杂技术对OLED性能的影响,同时通过对白光OLED在室内照明领域的现状和问题的分析,对如何改善白光OLED的色度进行了理论研究。论文主要内容包括以下几个方面:1.基于绿色磷光材料Ir(ppy)3,对如何提高OLED的载流子注入和传输能力及器件性能进行了研究。首先利用一种电子受体材料MoO3作为P型掺杂剂掺入到空穴传输材料TAPC中来提高OLED器件中空穴的注入和传输效率,制备出的器件可呈现出更高的电流密度以及亮度,当驱动电压为4 V时,亮度达到3999 cd/m2,是非掺杂器件的4.1倍以上。接着利用CsN3作为N型掺杂剂掺入到电子传输材料BPhen中作为N型电子传输层,改善了器件的电子注入和传输能力,提高了器件的亮度和发光效率,同时器件的开启电压也得到降低。器件的开启电压仅为2.41 V,在2.6 V的电压下达到最大电流效率54.77 cd/A以及最大功率效率66.12 lm/W,相对于非掺杂器件均有显著提高。最后研究了一种新型有机N掺杂剂MeOPBI对器件性能的影响,结果显示Bphen:MeOPBI掺杂层的电子注入能力逊于传统的LiF-Al阴极,因此在使用MeOPBI作为N型掺杂剂时有必要在阴极前加上一层电子注入层,以进一步降低电子的注入势垒,获得更好的器件性能。2.使用MATLAB编写了显色指数(Color Rendering Index,CRI)的计算程序,对多种三基色波长组合进行了CRI计算,设计得到了一个最优化的三基色低色温高显色性OLED光谱。该光谱由峰值波长为460 nm、540 nm、620 nm,半高宽为63 nm的呈高斯型分布的三基色按辐射强度之比为1:3:5.3拟合而成,蓝光相对强度较小,色坐标为(0.4531,0.4214),相关色温2857K,CRI可达92,与黑体轨迹线的色容差(Standard Deviation of Color Matching,SDCM)值小于3。与之前所研究的“拟烛光OLED光谱相比,我们设计的OLED光谱在保证低色温高显色性的同时,其光色有了极大的改善,为OLED照明光源的光谱设计提供了参考。3.基于顶发射器件微腔效应的相关理论,利用OLED模拟软件“SimOLED设计了一种弱微腔顶发射结构,对新型小分子白光材料Pt(O^N^C^N)的色度进行了改善。经过顶发射结构的微腔效应改善后,Pt(O^N^C^N)的光谱中原本占很大比例的红光成分被大大削弱了,其色度通过微腔效应被有效调谐,光谱的色坐标从(0.42,0.46)变化到了(0.34,0.42),向等能白光点(0.33,0.33)靠近,但是CRI从78变化至75.6,与改善前相比略微降低,我们认为这是由于光谱中蓝光成份缺失的太多,很难通过弱微腔效应有效弥补,从而导致CRI无法提高。