有機(jī)電致發(fā)光器件制備工藝與高效磷光器件性能的研究.pdf

1、與液晶顯示、無機(jī)發(fā)光二極管或等離子體顯示技術(shù)相比，有機(jī)發(fā)光二極管(organic light-emitting diodes,OLED)亦稱有機(jī)電致發(fā)光器件(organic electroluminescence devices,OELD)，具有自發(fā)光、響應(yīng)快、全固態(tài)、制備工藝簡單、高效率、寬視角、超薄、耐高低溫、柔性等優(yōu)點(diǎn)，可用作信息顯示和照明的終端，被譽(yù)為最理想和潛力的下一代顯示技術(shù)。但目前工藝不成熟導(dǎo)致器件制造成本較高，高性能發(fā)光

2、材料缺乏導(dǎo)致器件性能待提高，發(fā)光和衰減機(jī)理認(rèn)識不充分導(dǎo)致器件結(jié)構(gòu)改善缺乏指導(dǎo)，這大大影響了OLED器件的產(chǎn)業(yè)化步伐，針對上述問題，本論文在高分辨率無源矩陣(passive matrix)器件的關(guān)鍵制備技術(shù)、開發(fā)新的高效磷光材料及器件性能優(yōu)化、改善有機(jī)器件結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了一系列的探索性和創(chuàng)新性的工作，具體包括： 1．直流磁控濺射系統(tǒng)制備用于OLED的低阻高透的氧化銦錫(ITO)薄膜，考查濺射壓強(qiáng)、氬氧比例、退火溫度、退火時間、靶基距

3、離、濺射功率、沉積溫度、退火氛圍八個因素對ITO薄膜性能影響。用正交試驗(yàn)方法安排試驗(yàn)大大提高實(shí)驗(yàn)的效率。采用了方阻、透過率、XRD、SEM、AFM、均勻性等參數(shù)對ITO薄膜進(jìn)行了詳細(xì)的表征。制備ITO薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù)：濺射壓強(qiáng)為2mTorr、氬氧比例為16:0.5、退火溫度為427℃、基板與靶材距離為15、退火時間為lh、濺射功率為300W、退火氛圍為真空、沉積溫度為127℃。制備出的ITO薄膜方阻達(dá)到17Ω/□，在可見光區(qū)域的平均透

4、過率為86.13％。 2．光刻制備了用于高分辨率(1.8英寸，128×3×160個像素)無源矩陣驅(qū)動OLED的多層基板圖案。設(shè)計(jì)和加工了四層光掩膜圖案，包括鉻層、ITO層、絕緣層和隔離層圖案。鉻層圖案和ITO層圖案通過普通光刻工藝流程(勻膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜、腐蝕、去膠)完成。絕緣層材料使用ZKPI-305聚酰亞胺，顯影出圖案后需進(jìn)行亞胺化過程。隔離層圖案采用負(fù)性光敏聚酰亞胺ZKPI-530和正性AZ5214光刻膠兩種方法

5、實(shí)現(xiàn)。其中正膠試驗(yàn)采用圖形反轉(zhuǎn)工藝實(shí)現(xiàn)了斷面呈現(xiàn)上寬下窄的倒梯形形狀，符合自動隔離金屬的要求。提出用雙條隔離器來取代常用的單條隔離器，降低隔離器的制備難度，提高制備OLED的良品率。 3．提出用線形蒸發(fā)源(線源)替代當(dāng)前有機(jī)材料蒸發(fā)的點(diǎn)蒸發(fā)源，對相對基板靜止線源和相對基板運(yùn)動線源的蒸發(fā)膜厚進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，線源蒸鍍薄膜的材料的利用率大大提高，膜厚度均勻性比點(diǎn)源有所改善。設(shè)計(jì)了線形蒸發(fā)源裝置，此裝置具有提高鍍膜材料的有效利用率、增加蒸

6、發(fā)速度和成膜均勻性、可實(shí)現(xiàn)多種材料的均勻摻雜等優(yōu)點(diǎn)。 4．合成了一種新型發(fā)出綠光的磷光材料(tpbi)2Ir(acac)并對其進(jìn)行了表征，將材料用于小分子和高分子OLED器件制備。小分子器件結(jié)構(gòu)為：ITO/CuPc/NPB/CBP:(tpbi)2Ir(acac)/BCP/Alq/LiF:Al，器件約4.4 V啟亮，最高亮度為13500cd/m2，功率效率達(dá)12lm/W，電流效率最高為22.9cd/A，在5～40V電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定性良好，并

7、且器件在低壓下I-V特性符合熱電子發(fā)射模型。制備的聚合物器件結(jié)構(gòu)為：ITO/PEDOT:PSS/PVK/PFO+30wt％PBD:(tpbi)2Ir(acac)/Ba:Al，最高發(fā)光亮度為7841cd/m2，電流效率最高為9.95cd/A，器件發(fā)出穩(wěn)定的綠光。 5．合成了一種新型發(fā)出黃光的磷光材料(t-bt)2Ir(acac)并對其進(jìn)行了表征，將(t-bt)2Ir(acac)摻雜在CBP主體材料中，制備了4層有機(jī)層結(jié)構(gòu)的磷光器件

8、。器件的電壓-電流特性隨外加電壓的增大，依次經(jīng)過了歐姆電導(dǎo)區(qū)、陷阱電荷限制區(qū)和空間電荷限制區(qū)，電流機(jī)制與理論相符。質(zhì)量摻雜濃度為5％的器件最高效率為9.3lm/W，8％濃度摻雜的器件亮度最高為14360cd/m2。制備的非摻雜結(jié)構(gòu)器件具有低的效率衰減特性。用NPB作為主體材料制備了超低啟亮電壓的磷光器件，器件在2.5v啟亮，在3.25V時器件亮度達(dá)到100cd/m2，4.3V時器件亮度為1000cd/m2，6.8v時亮度為10000cd

9、/m2，摻雜材料的直接載流子捕獲和主體材料的單電荷傳輸性是器件啟亮電壓降低的原因。 6．采用藍(lán)光熒光材料NPB結(jié)合發(fā)出黃光的磷光材料(t-bt)2Ir(acac)制備白光OLED器件，結(jié)構(gòu)為：ITO/NPB/CBP:(t-bt)2Ir(acac)/藍(lán)色發(fā)光層/BCP/Alq/LiF:Al。所作白光器件最高亮度為7430ed/m2，最高功率效率為9.93lm/W，色坐標(biāo)為(0.34,0.33)，接近理想白光點(diǎn)。用藍(lán)光材料GDI69