有源矩阵有机电致发光显示因为可以实现高品质图像和支持柔性显示而成为极具吸引力的显示技术。在有源驱动技术中,如果器件结构采用传统的底发射结构,像素电路上的薄膜晶体管挡住相当一部分像素区域的发光,从而减小了像素的开口率。这样,就需要更大的电流驱动有机发光二极管来达到要求的亮度,这对器件的效率和工作寿命都是不利的。顶发射有机发光二极管,即光从器件的顶部表面发出,克服了上述缺点,使得有机发光二极管显示可以做在不透明基底如硅片上,而且可以在不牺牲开口率的情况下使用更加复杂的驱动电路来得到高质量的显示。　　 基于上述结构上的优势,顶发射有机发光二极管已经成为近年来有机发光器件研究领域的一大热点,并取得了一定发展。但是,对于顶发射有机发光二极管来说,需要解决的问题还有很多,比如阴阳极的载流子注入问题、顶电极的光输出问题、由微腔效应导致的发射光谱的角度依赖性问题以及顶发射白光有机发光二极管的制备问题等。本论文正是基于这些问题开展了一系列研究,通过理论设计和实验优化最终制备出了高性能顶发射有机发光二极管。主要工作如下:　　 1、设计制备了高效的倒置型顶发射器件,并对影响器件效率的主要因素进行了理论和实验分析。与具有相同有机层结构的底发射器件相比,基于Alq3发光的倒置型顶发射器件具有更高的效率和更加饱和的单色光发射,并且该器件还表现了较小的角度依赖性。研究表明,采用比Alq3发射光谱更窄的发光材料做发光层可以进一步降低光谱的角度依赖性。　　 2、分别采用Li2O、PbO2和PbO代替LiF作为倒置型顶发射器件的底阴极电子注入层,由于不同程度地改善了电子注入效率,使制备的顶发射器件的工作电压得到了进一步降低,功率效率得到了显著提高。紫外-可见吸收光谱、X-射线光电子能谱和单载流子注入器件电流密度-电压特性研究表明,器件性能的改善源自于界面偶极层的形成,这样大大降低了电子的注入势垒,使器件表现出低的工作电压和高的功率效率。比如用RS热电子发射模型对单电子器件的电流密度-电压特性进行拟合得出,PbO的引入使得Al和Alq3界面的电子注入势垒降低了0.41eV。进一步的结构优化也使基于该三种界面材料的器件表现了很好的光学性能,并基本上消除了光谱角度依赖性问题。　　 3、设计制备了一系列结构简单的高性能正置型顶发射器件。以C545T掺杂Alq3做发光层,用Al/Al电极结构,制备出了高效、高色纯度正置型顶发射器件。该器件的最大电流效率和功率效率分别达到23.3 cd/A和21.6 lm/W,光谱半峰宽29 nm,重要的是,该器件的光谱表现了较小的角度依赖性。在此基础上,筛选了耦合层材料,用宽带隙CBP、BAlq和TAZ代替Alq3作为耦合输出层也可以得到性能很好的顶发射器件,拓展了耦合层材料的选择范围。还分别以o-CzOXD和DCzPPy为主体材料,通过n-型和p-型掺杂,制备出了高效率、结构简单的p-i-n顶发射器件,蓝光、绿光、橙光和红光器件的外量子效率分别达到了12.0％、17.3％、15.8％和19.7％,实现了与多层器件相当的效率。　　 4、利用微腔效应制备了高效率顶发射白光有机发光二极管。采用发蓝光的MADN:DSA-ph作为发光层,通过简单地调节空穴传输层厚度,实现了顶发射蓝光、绿光和白光器件,制备的白光器件最大效率达到了5.6 cd/A,并且在不同电压和不同的角度下表现了非常稳定的光谱特性。使用Alq3作为上下两个发光单元的发光层,通过改变下发光单元空穴传输层NPB的厚度,也达到调节微腔的光学模式的作用,从而制备出了叠层顶发射白光器件。采用同样叠层结构,将两个发光单元换成磷光蓝光和磷光橙光发光层,制备出了互补色叠层顶发射白光器件。该器件最大电流效率和外量子效率分别达到了41.0 cd/A和16.9％,在10 V下的CIE为(0.39,0.43),CRI为70。