场发射阴极OLED器件的结构及性能研究

摘要

有机电致发光器件(organic light emitting diodes，OLEDs)作为新一代平板显示技术，具有超薄、超轻、视角广、主动发光、发光效率高、响应时间短、驱动电压低、色域广等一系列的优点，成为平板显示领域研究的热点。从2003年起，这种显示技术已经在MP3播放器等显示屏上得到应用。但是OLED器件在使用寿命和发光效率方面存在问题，因而限制了它的推广应用。
　　目前，国内外有关OLED器件的研究大多是寻找更佳的器件结构和发明新的有机材料。在器件结构方面，为了能将OLED显示器和成熟的硅工艺结合起来，人们提出了硅基顶发射OLED器件(top-emitting organic light emitting diode，TOLED)。这种器件结构光出自透明顶电极，电路可以设计在硅基上，因而解决了发光面积和驱动电路相互竞争的问题，提高了器件的发光效率。但是TOLED器件在制备过程中，存在透明电极制备困难的问题。为解决这个问题，本论文主要做了以下三个方面的工作:
　　(1)功能层厚度匹配的研究。在ITO玻璃衬底上制备了传统的底发射OLED器件，研究了电子传输层Alq3和空穴传输层NPB的厚度匹配对OLED器件的影响，并讨论了空穴缓冲层CuPc对器件的稳定性和寿命的影响。
　　(2)能量过滤磁控溅射技术制各ITO薄膜的工艺研究。采用能量过滤磁控溅射（energy filtering magnetron sputtering，EFDMS）技术制备ITO薄膜，讨论了过滤电极网栅目数、衬底温度对ITO薄膜光电性能的影响。实验发现:当网栅目数依次为60目、70目、80目、100目、110目、120目、130目、150目、170目、200目、220目和300目时，随着网栅目数的增加，ITO薄膜的电阻率先降低后增加，透光性先增加后降低。在网栅目数为200目时，薄膜的电阻率最低达4.7×10-4Ω.cm，透光率最高达到93％。在低温范围内，ITO薄膜的透光性没有太大的变化，随着温度的升高，ITO薄膜的透过率略增加，电阻率则不断降低，温度为90℃时，薄膜的电阻率最低，透光性最好。
　　(3)TOLED器件的研究。在玻璃衬底上制备了结构为Al/Alq3/NPB/ITO的顶发射器件，比较EFDMS和DMS方法制备ITO阳极对TOLED器件的发光亮度和电流密度的影响。
　　制备Si/C/Alq3/NPB/CuPc/ITO的器件:其中Si片分别用金刚石膏研磨、HF清洗和镀Ti的方法处理，然后在衬底上制备纳米非晶碳膜，比较不同处理方法对碳膜的表面形貌和结构性质的影响。并以不同的碳膜为阴极，金属Al膜为阳极制备TOLED器件。实验结果表明，硅片上镀Ti的TOLED器件性能最好，HF清洗硅片的器件性能次之，研磨硅片的器件性能最差。最后以镀Ti的非晶碳膜为阴极，以EFDMS技术制备的ITO为阳极，制备Si/C/Alq3/NPB/CuPc/ITO的器件，研究器件的电流密度和亮度特性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 有机电致发光器件的发展及应用

1．3 有机电致发光基础理论

1．3．1 OLED显示器的分类

1．3．2 OLED器件的结构和发光原理

1．3．3 有机电致发光器件常用的材料

1．3．4 评价OLED器件的主要参数

1．4 顶发射有机电致发光器件的现状

1．5 实验设备介绍

1．5．1 真空蒸镀仪

1．5．2 直流磁控溅射镀膜仪

1．6 本论文主要工作

2 底发射OLED器件性能研究

2．1 功能层厚度匹配对OLED器件性能影响

2．2 底发射OLED器件的制备及性能测试

2．2．1 底发射OLED器件的结构和制备

2．2．2 底发射OLED器件的性能测试

2．3 电子传输层(ETL)厚度对OLED器件的影响

2．3．1 引言

2．3．2 实验

2．3．3 结果分析

2．4 空穴传输层(HTL)厚度对OLED器件的影响

2．4．1 引言

2．4．2 实验

2．4．3 结果分析

2．5 空穴缓冲层(CuPc)对OLED器件的影响

2．5．1 引言

2．5．2 实验

2．5．3 结果分析

2．6 小结

3 能量过滤磁控溅射低温沉积ITO薄膜的研究

3．1 引言

3．2 能量过滤磁控溅射技术制备ITO薄膜

3．3 ITO薄膜的表征方法

3．4 过滤电极网栅目数对ITO薄膜光电性能的影响

3．4．1 实验

3．4．2 网栅目数对ITO薄膜表面形貌的影晌

3．4．3 网栅目数对ITO薄膜光学性能的影响

3．4．4 网栅目数对ITO薄膜电学性能的影响

3．5 衬底温度对ITO薄膜光电性能的影响

3．5．1 实验

3．5．2 衬底温度对ITO薄膜光学性能的影响

3．5．3 衬底温度对ITO薄膜电学性能的影响

3．6 小结

4 顶发射OLED器件性能的研究

4．1 金属阴极TOLED器件的制备

4．1．1 TOLED器件的制备

4．1．2 TOLED器件的亮度—电压特性曲线

4．1．3 TOLED器件的电流密度-电压特性曲线

4．2 在硅基场发射阴极上制备TOLED器件

4．2．1 射频等离子化学气相沉积(RF-PECVD)制备纳米非晶碳膜

4．2．2 不同的衬底处理方式对非晶碳薄膜性能的影响

4．2．3 硅基碳基薄膜为阴极的TOLED器件的制备

4．2．4 ITO为阳极的硅基TOLED器件的制备

4．3 小结

5 结论

6 存在的问题及展望

6．1 存在的问题

6．2 展望

参考文献

致谢

个人简历