聚合物发光二极管阴极印刷制备工艺的开发及聚合物光电材料的性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaowen51
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近年来,聚合物发光二极管引起学术及工业界广泛的兴趣,因为聚合物电致发光具有其他平版显示技术,如LCD等显示方式无法媲美的优点,如宽视角、超轻薄、低功耗和快响应等,因而具有广阔的市场发展潜力。然而当今显示屏市场竞争非常激烈,对于中、大尺寸显示屏市场,LCD等由于工艺的改进及价格降低已经占据了相当大的市场份额.成为目前平板显示的主流。 聚合物发光二极管要在竞争如此激烈的显示屏市场中立足,一定要在价格上有竞争优势。要降低产品的价格,必须采用高效低耗的制备工艺降低生产成本。聚合物发光二极管在制备工艺上的一个优势之一是适于采用溶液加工,可使用丝网印刷、喷墨打印等工艺,从而降低成本,提高生产效率。据文献报道,聚合物发光二极管的有机层,包括空穴传输层、发光层及电子传输层都成功实现了印刷制各,然而阴极还是采用真空蒸镀或溅射的工艺来制得,通常是真空蒸镀。真空蒸镀对设备的要求高,特别是对大面积器件会使设备成本大大升高,不利于大批量生产,而且蒸镀过程中对阴极材料的有效利用率很低,造成极大的浪费。在制作大面积显示屏时,由于不同的蒸发角度引起的蒸发速率差异,阴极薄膜厚薄不均,影响显示质量。如果聚合物发光二极管的阴极也能采用印刷的方式,那么阴极制备过程中就省去了抽高真空的环节,简化了工艺,降低了制作成本,真正意义上实现聚合物发光二极管的全印刷制备。 我们实验室成功地合成了一系列的水/醇溶性聚芴类共轭聚电解质。该类聚电解质除了具有良好的发光性能外,还具有优良的电子传输性能,添加其作为聚合物发光二极管的电子传输层,即便采用蒸镀的高功函数金属作为阴极,仍可获得高效的器件性能。本文中的主要工作正是基于上述工作,将阴极的蒸镀工艺拓展到印刷工艺,首次采用导电银胶作为阴极材料,通过印刷的方式制备聚合物发光二极管的阴极,成功地在红、绿、蓝等三色聚合物发光材料上实现了发光,并且通过工艺优化、配方改良等手段,不断改善器件性能,最终达到了与蒸镀工艺制备阴极的器件性能相当的水平,最高的外量子效率为绿光聚合物P-PPV的3.0%,电流效率为7.8cd/A,红光聚合物PFODBT15的外量子效率为1.7%,电流效率为0.28cd/A,蓝光聚合物PFO的外量子效率为4.0%,电流效率为4.5cd/A。我们还进一步研究了银胶阴极器件的界面形貌、阴极注入势垒以及器件内建电势等等机理性问题,为进一步提高印刷阴极器件提供基础。为了找出印刷工艺对器件性能的影响因素,寻求改善提高印刷银胶阴极的器件的途径,我们从银胶的固化条件、银胶的溶剂、银胶的形貌粒度、银胶的胶体等方面分别研究了这些因素对器件性能的影响,从而提出了银胶阴极器件的优化途径,即提高银胶的电导率、改进银胶的力学性能及老化性能等。此外,为了更深入地认识了解发光聚合物材料的性能,本文对一系列新型发光材料的器件特性进行了表征及性能提高的研究.其中包括芴炔撑与苯并噻二唑的共聚物体系,外量子效率可以达到0.05%,电流效率为0.03cd/A,最大亮度达到12cd/m<'2>;芴炔撑与4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻二唑的共聚物体系,外量子效率可以达到0.43%,电流效率为0.12cd/A,最大亮度达到120cd/m<'2>;含窄带隙BSV单元的PPV基体系,外量子效率为0.26%;含4,7--二噻吩--2,1,3--苯并噻二唑的PPV基体系,外量子效率为0.31%;咔唑与1,1--二甲基--2,3,4,5--四苯基Silole间位共聚物体系,外量子效率为0.01%,以及咔唑与4,7--双(4--己基噻吩)--2,1,3--苯并噻二唑的共聚物体系等,分别研究了它们的吸收特性、电化学特性、发光光谱特性以及器件性能。
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