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近年来,基于OLED(Organic light-emitting device)技术的显示产品层出不穷,诸如三星公司主打的AMOLED智能手机、LG公司推出的超轻薄OLED电视、索尼公司开发的VR头显等都已经进入人们的生活。除了在移动终端、电视、智能可穿戴、游戏等领域的强势表现,基于OLED技术的照明产品也正从展会走向市场。OLED经过三十年的发展,已经从单纯的基础研究转向于大力开发产品的阶段,为了适应低成本、高性能的发展要求,需要对OLED进行更深层次的优化。白光OLED(WOLED)无论在实现全彩色显示上还是在固态照明方面都发挥着重要的作用,本文从简化WOLED器件结构设计、改善WOLED器件性能以满足实用化需求的角度出发,探索制备结构简单、低功耗、高效率的WOLED的方法。主要研究成果包括以下几个方面:1、以底发射结构为基础,开展了单一母体双发光层结构WOLED的研究。采用具有双极传输特性的主体材料26DCz PPy作为发光层中的唯一母体,提出了“梯度能量转移”的方法,充分利用能量转移机制,以蓝色磷光染料FIrpic作为桥梁,实现从26DCz PPy向FIrpic再向黄色磷光染料PO-01的高效能量转移,成功解决了单一母体结构中较为普遍存在的高效蓝光染料母体不能兼作高效黄光染料母体的问题。我们所设计的单一母体结构的WOLED能够有效减少有机层中界面势垒的数量,有利于改善载流子的注入、传输,降低器件的驱动电压,通过发光层结构的优化,能够有效拓宽激子复合区,提高激子利用效率,并且各发光单元相互独立从而有利于分别加以调控,减小了工艺难度、提升了器件的稳定性。基于这种方法的白光器件的最大电流效率和功率效率分别达到39 cd/A和30lm/W,对应最大外量子效率EQE为13.7%。发射光谱受电压变化影响较小,器件亮度由100 cd/m2增加到10000 cd/m2时色度坐标值仅从(0.35,0.45)变化到(0.34,0.43)。2、从开发利用新材料体系的角度出发,开展了基于新型膦氧型母体材料DBFDPO制备低开启、高效率的WOLED的研究工作。DBFDPO以二苯并呋喃为主体并在其邻位上引入两个二苯基膦氧基团,其三线态能级高达3.16 e V,玻璃化温度为191℃,是较为理想的电子传输型磷光染料的母体。我们利用其兼作蓝光染料FIrpic和黄光染料PO-01的母体,器件开启电压低于2.5 V。经过对发光单元相对位置和厚度的优化,获得的最大电流效率为41.3 cd/A、功率效率34.0lm/W。在器件物理方面,通过单载流子器件分析了不同染料对改变母体中载流子输运特性的作用并结合材料能级关系分析了基于单一母体的发光层结构中磷光染料对器件光谱稳定性的影响。此外还研究了采用Ir(ppz)3作为中间层对改善器件性能的作用。更进一步的,通过改变黄色磷光染料的类型,实现了显示品质的提升,基于Ir(BT)2(acac)的互补色白光器件的CRI达到67,器件亮度从10 cd/m2增加到10000 cd/m2时色度坐标值变化仅为(±0.03,±0.05)。3、利用叠层器件研究了传统电子注入材料对器件稳定性的影响,引入具有较低生长温度和较低水氧敏感度的新型金属配合物Libpp作为电子注入层结构,并通过不同类型的器件结构对Libpp电子注入层厚度进行了优化。开展了基于磷光超薄发光层结构的WOLEDs的研究,设计出HTL/Dopant ultra-thin layer/HTL or ETL/Dopant ultra-thin layer/ETL的简单结构,对采用不同体系的载流子传输材料进行实验研究与机理分析,最终以具有较高三线态能级的Tc Ta作为空穴传输层,B3PYMPM作为电子传输层兼作为分隔磷光超薄层的中间层结构的器件性能最优,电流效率和功率效率可分别达到40 cd/A和40 lm/W以上。我们还研究了不同空穴传输层材料与电子传输层材料B3PYMPM共掺杂形成激基复合物的发光,利用激基复合物发射蓝光结合磷光黄(红)、绿超薄发光层结构制备了荧光-磷光hybrid型WOLEDs。基于超薄层结构的器件的最大优点在于结构极度简化、昂贵的磷光染料使用量大幅度减少,有利于获得较高的功率效率以实现降低功耗的目的。4、为适应硅基有机微显示的应用需求,开展了简化结构、低功耗的顶发射WOLED的研究,利用具有较高三线态能级的宽带隙电子传输层材料B4PYMPM兼作蓝光磷光染料的母体,以Tc Ta掺杂B4PYMPM形成激基复合物作为黄光磷光染料的母体,不再额外引入母体材料,除了必要的载流子注入层(Mo Ox、Libpp)材料,整个器件的材料体系只包含空穴传输层材料、电子传输层材料、磷光发光染料。得益于简化的结构和激基复合物向黄光染料的高效能量转移,优化后的顶发射WOLED开启电压低于2.4 V,最大电流效率和功率效率分别达到29 cd/A和27 lm/W,亮度在100 cd/m2、1000 cd/m2和5000 cd/m2时的外量子效率分别为5.7%、8.2%和6.5%,而且在实验中证明了如果能够在半透明顶部Cu阴极生长光学覆盖层(60 nm Tc Ta)可以更进一步的提升器件的效率。在以上研究工作的基础之上,成功开发出采用标准CMOS工艺的基于Al作互联金属的SVGA硅基白光有机微显示芯片,并通过集成设计,实现了头盔式有机微显示器整机的试制。白光有机微显示器的成功研制为实现全彩色有机微显示器奠定了良好的基础。