基于三元主体混合的喷墨打印磷光OLED器件的研究
作者单位：中国计量大学
学位级别：硕士
导师姓名：董前民
授予年度：2022年
主 题：溶液法 混合主体 磷光有机发光二极管 喷墨打印 柔性OLED
摘 要：有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）以其独特的优势在显示和照明领域展现出了广阔的应用前景,受到了科研界和产业界的广泛关注。得益于重原子效应,磷光OLED达到了100%的内量子效率,OLED的性能得到了巨大的飞跃。然而,主体材料的能级及载流子传输能力往往不能满足实现高性能磷光OLED器件的需求。基于多主体-客体体系的磷光OLED有着灵活的器件结构设计,通过改变主体材料的组成,可以实现对于载流子注入与传输的调控,进而改善磷光OLED器件的性能。喷墨打印技术作为一种新型的薄膜制备工艺,已被成功应用于OLED器件的制备过程中,但是,要实现墨滴的逐滴稳定喷射以及打印无针孔的均匀薄膜,仍然是需要克服的技术难点。本论文研究了多主体混合对于溶液法制备的磷光OLED器件性能的影响,为高效磷光OLED的制备提供了依据;从驱动波形、打印间距和薄膜干燥三个方面研究了喷墨打印工艺对薄膜制备过程中的影响,并制备了基于刚性和柔性衬底的喷墨打印磷光OLED器件。主要内容如下:1、旋涂法混合主体磷光OLED器件的研究。选用m CP、PVK和TCTA作为主体材料,Ir（mppy）为磷光客体,设计并制备了基于三种主体材料的单主体、双主体及三主体磷光OLED器件。单主体器件中,基于TCTA的单主体磷光OLED器件具有最低的效率滚降,但是TCTA具有易结晶的特性,很难将其应用于喷墨打印的过程中,将TCTA与其它主体混合是解决该问题的有效途径。以TCTA和PVK作为混合主体的磷光OLED器件,其效率滚降会随着空穴传输能力的增强而降低。通过对比光致发光光谱和电致发光光谱,判断基于TCTA和PVK的双主体磷光OLED器件的激子复合区域位于发光层与电子传输层的界面处,而且复合区域会随着空穴传输能力的增强而向电子传输层的方向移动,进而影响器件的效率滚降。TCTA和PVK的混合使器件的效率滚降有所降低,但是其它光电特性仍然不太理想。为了进一步提升器件性能,引入Ir（mppy）的常用主体m CP并与PVK混合。基于m CP和PVK的双主体磷光OLED器件中,当两者的质量比为6:3时,器件具有最高的最大外量子效率（16.2%）。双主体的混合抑制了磷光三重态激子的淬灭,从而提高了器件效率。但是亮度由1000cd/m升到2000 cd/m时,器件表现出严重的效率滚降（14.7%）。为了降低器件的效率滚降,将TCTA作为第三主体加入到m CP和PVK中。当m CP、PVK和TCTA的质量比为6:3:1.5时,三主体器件具有最优的光电特性,器件的启亮电压为2.9V,7V下的亮度为10214 cd/m,最大外量子效率为16.9%,亮度由1000 cd/m升到2000 cd/m时的效率滚降只有7.5%。2、喷墨打印OLED的研究。从驱动波形、打印间距和薄膜干燥三个方面研究了喷墨打印工艺对薄膜制备过程中的影响,结合优化后的喷墨打印工艺分别在刚性和柔性衬底上制备了磷光OLED器件。选用苯甲酸丁酯为主溶剂,氯苯为辅助溶剂,m CP、PVK和TCTA的混合物为荧光主体,Ir（mppy）为磷光客体,获得了适于打印的发光层墨水。当苯甲酸丁酯和氯苯的体积比为7:3时,结合优化后的驱动波形,实现了发光层墨水的稳定逐滴喷出。在双元溶剂的基础上,通过调节打印间距,获得了相对均匀的发光层薄膜。结合优化后的打印工艺,在刚性玻璃上制备了喷墨打印混合主体磷光OLED器件,器件的启亮电压为2.9V,最大亮度为8359 cd/m,最大外量子效率为2.1%。当引入PVK作为空穴传输层时,喷墨打印混合主体磷光OLED器件的启亮电压为4.8V,最大亮度为18520 cd/m,最大外量子效率为4.8%。此外,用同样的方法成功制备了启亮电压为4.9V,最大亮度为1073 cd/m,最大外量子效率为3.0%的喷墨打印的柔性OLED器件。
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