高效率聚合物电致发光器件的实现除了有赖于新型高性能的共轭聚合物发光材料的开发,在器件方面进行优化设计同样非常重要,这就需要在深入研究聚合物发光材料性能的基础上对聚合物电致发光器件结构等方面进行改进研究,探索提高聚合物发光器件性能的新途径,为其在平板显示领域的应用打好基础。 我们对聚合物电致发光器件进行了性能改进的研究,研究内容分为三个部分,第一部分是基于对器件的聚合物/金属阴极界面进行的实验研究,对聚合物电致发光器件进行优化,通过聚合物/金属阴极的界面作用促进器件内电子与空穴的平衡,提高器件的电致发光效率。我们分别对两种以空穴传输为主和以电子传输为主的聚合物电致发光器件进行了性能改进的研究。 对一种新型的磷光红光共聚物PFN-NaIr的电致发光性能进行了研究,由于其具有良好的电子注入能力,可从高功函数金属阴极获得与低功函数金属阴极相当的电子注入,我们基于该共聚物制备了以高功函数金属铝为阴极的聚合物白光电致发光器件,得到了理想和稳定的白光发射,在不采用任何阴极缓冲层的器件结构下,其最优化的电致发光器件的最大流明效率为1.31 cd/A,CIE色坐标为(0.34,0.35)。我们对PFN-NaIr05从高功函数金属铝注入电子的机理进行了探讨,认为在聚合物/铝界面处,由于铝原子的诱导而形成了有序化的排列,影响了界面处的电子注入势垒,能有效促进电子从金属到聚合物发光层的注入。通过对电致发光器件的性能分析,提出了对基于PFN-NaIr05的以高功函数金属为阴极的聚合物白光电致发光器件的改进方法。 我们进行了通过退火处理对以电子传输型材料F8BT为发光聚合物的电致发光器件的性能改进研究。用不同的退火方式分别对器件进行处理,发现在120℃的温度下对器件进行后退火处理可将器件效率提高到原来的2倍以上。分析发现,前退火引起的器件性能的变化主要来源于F8BT聚合物内部的结构变化,以及退火引起聚合物表面形貌的变化对聚合物/金属界面接触的影响,而引起后退火器件性能提高的原因主要是聚合物/金属界面的改变。结合聚合物/金属界面处的形貌观测与器件的电流密度-电压特性曲线的分析,认为受界面形貌的影响,以及金属钡在聚合物层的渗透作用,后退火处理器件从阴极注入到发光聚合物层的电子电流减少,促进了电子占多数的F8BT器件中空穴与电子的平衡,从而提高了器件的发光效率。同时对后退火处理的器件的稳定性进行了测试与分析,发现后退火的处理方式并不会降低器件的工作寿命,并结合空穴传输材料与后退火处理对器件的发光效率进行了进一步的提高,达到未经过任何修饰与处理的器件效率的2.5倍。研究内容的第二部分是结合实验测试与理论计算的方法,对采用聚合物白光电致发光器件结合滤光片的方法实现的全彩平板显示进行性能分析。比较采用三原色白光和互补色白光为光谱的聚合物电致发光器件进行平板显示得到的像素效率和功耗,发现以三原色白光为光谱的聚合物电致发光器件进行显示比采用互补色白光光谱的器件进行显示的效率更高,由于互补色白光光谱与红、绿、蓝三原色的单色滤光片的透射光谱之间的不匹配,导致白光的大部分能量被过滤掉而无法得到有效的利用,因此造成了像素的低效率与高能耗。我们还将采用聚合物白光电致发光器件实现的全彩显示与以发射红、绿、蓝三种单色光的聚合物电致发光器件作为三原色的发光像素实现的全彩显示进行了比较,发现后者的能量效率远远高于前者,原因是前者对滤光片的使用以及滤光片偏低的透射能力,使得聚合物白光电致发光器件的很大一部分的光不能通过滤光片,大大影响了显示像素的效率,为此,我们对利用聚合物白光电致发光器件实现全彩显示的改进途径进行了探讨。 研究内容的第三部分是对一种基于3,9-咔唑与芴的蓝光聚合物的光电性能进行了研究。共聚物3,9-PFCz由于在聚芴主链中加入了3,9-咔唑,可降低聚芴链间的相互作用,可能消除聚芴类材料常见的绿光发射。我们对基于3,9-PFCz的聚合物电致发光器件进行了表征与器件优化,发现在阳极一侧PVK层的加入能有效地阻挡电子,提高器件的发光效率,而在阴极一侧,以无机电介质氟化铯作为修饰层时能大大提高器件的效率,并保持蓝光的色纯度。我们对3,9-PFCz50聚合物薄膜的光谱特性与器件的电致发光光谱进行了稳定性的测试研究,发现吸收光谱、光致发光光谱和电致发光光谱具有良好的热稳定性,且电致发光光谱不随电压的变化和工作时间发生改变,表明3,9-咔唑的加入有效的降低了聚芴链段间的相互作用,抑制了分子链在高温下的聚集,从而有效的消除了绿光峰的发射,是一类很有前途的稳定的蓝光聚合物。