基于宽角干涉增强的高效顶发射白光有机发光器件及其稳定机制研究

顶发射白光有机发光器件(OLED)结合硅基驱动电路及彩膜实现的彩色微显示被誉为全球最有吸引力的全彩技术之一，具有分辨率高、开口率高、信息含量大等优点。然而，顶发射OLED中的微腔效应使得白光难以实现，因此，本项目拟通过选择合适的金属阴极及增透膜材料，利用矩阵转移理论对多膜层结构进行系统设计以减弱顶发射OLED中的微腔效应，降低白光顶发射OLED的制备难度；为了提高白光效率，拟选择高效的磷光与荧光发光材料，结合p-i-n结构及激子阻挡层对白光器件进行设计，并创新性提出用宽角干涉理论设计蓝光层的位置，使蓝色光干涉增强以达到进一步提高白光效率的目的。此外，稳定的光谱是制约白光实用化的关键因素，因此，本项目拟探讨发光复合区域的变化、载流子注入的平衡程度、能级匹配及干涉等因素与光谱稳定性的关系，阐明光谱稳定机制。本项目高效、稳定的顶发射白光OLED的研制成功将为全彩微显示的实用化提供一定的技术支持。

本项目拓展了经典偶极子理论和转移矩阵理论在有机发光器件（OLED）中的应用，并借助上述理论分别对电极材料及包括有机层、电极及耦合层厚度在内的多层膜厚度进行了选择与优化，对OLED结构中各膜层位置与厚度进行了光学理论的设计，并对其中的光学现象进行了解释；在上述理论的基础上设计了增强型宽角干涉以增大顶发射OLED中的蓝光强度和蓝光色纯度，优化了各发光层的位置、厚度以及传输层的最佳厚度。将理论与实验相结合对一系列的顶发射白光OLED进行了设计与制备，其效率、色度稳定性等指标均超过项目预期要求。对影响白光光谱稳定性的因素进行了探索，对其主要影响机制及改进方法进行了分析与总结，确定了不同器件类型的主要色稳定机制。在本项目的支持下，我们制备出了一系列的白光顶发射OLED，其发光效率超过25cd/A、15.3lm/W，色飘移幅度仅为（0.01，0.0011）（亮度范围290-14470 cd/m2），对各白光OLED的色度稳定机制进行了详细分析，并总结了所有影响光谱稳定性的因素及改善色度稳定性的方法。本项目共发表SCI论文20篇；在本项目支持下，进一步获得了额度高达105.6万的国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、教育部博士点基金及江苏省“青蓝工程”人才项目的支持；培养了1名江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人，2名博士和10名硕士研究生，其中1人获得优秀毕业生；先后参加国内学术会议3次，共计5人次；申请了5项中国发明专利，其中1项专利获得授权。