有机电致发光器件的多物理场耦合特性研究

Organic light emitting diode (OLED) has received tremendous attention due to their potential application in flat panel display and lighting application. In the luminescent mechanism of an OLED, electrons and holes are met within the organic material layer to emit photons. The joule self-heating is generated when an OLED operating. Moreover, the thermal conductivity affect the generation of the photon and electrical transport properties of device. In this process involves the coupling of electrical, optical, thermal, and other complex multiphysic field. Study the complex multiphysics-field coupling properties has a very important scientific significance, which contribute to understand the luminescence mechanism and degradation mechanism of an OLED.. The project focuses on the heat transfer law and heat transfer mechanism of micro-and nanoscale OLED multilayer films and the multiphysics coupling of electrical, optical and thermal. A reasonable OLED multi-field coupling theory model is proposed. The multiphysics problem and degradation of OLED devices is discussed and experimental confirmed. The study on multiphysics coupling problems of the OLED devices, helps to understand the mechanism of device degradation, optimize device structures, improve device stability, and improve device lifetime.

有机电致发光器件（Organic light emitting diode, OLED） 在新一代显示和照明领域有着极大的应用前景,受到人们广泛的关注。OLED的发光机理是电子和空穴在外电场的作用下注入、迁移、复合而发出光。并伴随热的产生，而热传导继而影响光子的产生和器件电输运特性。在这个过程中涉及了电、光、热等复杂多物理场的耦合问题。 研究OLED的复杂多场耦合特性对于了解器件的发光机理和失效机理有着非常重要的科学意义。. 本项目拟从研究微纳尺度 OLED 多层薄膜传热规律和传热机理出发， 考虑电光热多物理场耦合，建立一个符合实际的合理的 OLED 多场耦合理论模型， 对 OLED 器件的多场耦合特性和失效机理进行分析和实验验证。对OLED 器件多场耦合特性进行研究，有助于了解器件失效机理，优化器件结构，改善器件稳定性，提高器件寿命。

有机电致发光器件（Organic light emitting diodes, OLEDs）在新型显示技术及未来节能照明光源方面表现出了巨大的应用潜力，国家“十三五”重点研发计划中把高效大面积OLEDs相关关键技术作为重点支持项目。OLEDs器件的发光效率并不高，大部分的注入能量都转换成热能，大量的焦耳热会引起器件温度与亮度的分布不均匀，进而会导致材料老化结晶、融合、相分离、光谱展宽，加剧器件缺陷点的电学特性失效。热失效和热退化成为了影响OLEDs器件稳定性的一个重要因素。这种问题在OLEDs照明领域更为明显，因为相对于显示器件，OLEDs照明器件需要大尺寸高效率。本项目就是研究OLEDs的热学特性及其电光热的多物理场耦合问题，了解器件失效过程，优化器件结构，寻求改善器件稳定性，提高器件发光效率的方法。重要的研究结果如下：. （1）建立传热理论模型和有限元仿真模型，研究了OLEDs薄膜之间的热传递，对器件内部的温度分布进行了分析，发现OLEDs表面及器件内部存在明显的温度梯度，并对影响器件温度分布的因素进行了研究。研究了温度场对固体电导率和热导率的影响，建立OLEDs多物理场耦合模型，研究了OLEDs的多物理场耦合特性。. （2）基于OLEDs的封装对器件热稳定性的重要影响，设计授权了一种实用新型的封装结构，该结构制造的工艺简单，成本低，散热效果好。为了改善薄膜封装在不使用独立散热片情况下的传热性能，设计了一种通过金属薄膜插入的薄膜封装。 同时还采用无机材料二氧化钛、二氧化硅和氮化硅等结合有机材料制备OLEDs点阵屏隔离柱，提高了隔离柱的承载能力和散热能力，并申请了国家发明专利。 . （3）为了提高器件的发光效率，利用有限元软件仿真研究了有机层厚度对有机电致发光器件光耦合输出效率的影响。同时，还进行了LiYF4微米晶体的上转换发光增强荧光效率方面的研究 。