聚合物有机电致发光显示器件（PLED）的制备及性能研究

摘要

聚合物有机电致发光显示技术(PLED)与第一代阴极射线管显示器(CRT)和第二代液晶显示器(LCD)和等离子体显示器(PDP)相比有许多优点，这包括：显示器柔软可卷曲、超薄、重量极轻、可视角大、亮度高、分辨率高、低能耗、无辐射和显示器面积较大等。同时，由于它是自发光元器件，不需要背光源，不仅省电、而且对比度高，响应时间也比液晶显示快1000倍以上，被公认是取代CRT、LCD和PDP的第三代显示技术。 本文采用旋涂法旋涂有机膜，采用真空蒸镀法制备阴极，制备了双层聚合物有机电致发光显示器件。研究了不同阴极材料对器件性能的影响，并研究了Se作为封装材料对PLED发光性能、电学性能及寿命的影响。 首先分别制备了PEDOT/ITO，MEH-PPV/ITO，Al/ITO，Se/Al/ITO单层薄膜，通过表面形貌图以及它们的电阻随时间的变化曲线，研究了它们在空气中的退化机理。结果表明有机材料及阴极材料的单层薄膜在空气中会迅速老化。而Se薄膜的防护可以明显提高薄膜的稳定性。 其次以Al和LiF/Al作为阴极，制备了结构分别为ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/Al，ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/LiF(x)/Al的PLED器件，其中x=0.5nm，1nm，2nm。通过电流-电压、发光亮度-电压、发光效率-电压测试可得，LiF的加入大幅度提高了器件的发光亮度和效率。在LiF厚度为1nm时器件性能最好。 以LiF/Al作为阴极，制备了结构为ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/LiF(1nm)/Al(x)(其中x=30、60、100、120nm)的PLED器件。通过电流-电压、发光亮度-电压、发光效率-电压测试可知，Al的厚度为100nm时，器件的性能最佳，发光亮度和发光效率最大。 分别以Al和Ca：Al合金作为阴极，制备了结构为ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/Al和ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/Ca：Al的PLED器件。通过电流-电压、发光亮度-电压、发光效率-电压测试可得，用Ca：Al合金作为阴极可大幅提高器件的发光亮度和效率。 PLED寿命的缩短主要是由于吸附空气中的氧气和湿气，通过在PLED阴极蒸镀一层性能稳定的封装层把有机膜和金属电极保护起来，免受外界空气的影响，最终起到延长器件寿命的目的。本文用Se作为封装层，制备了结构为ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/LiF/Al/Se的PLED器件。结果表明Se薄膜封装层的加入可以在不改变器件电学性能的情况下大幅度提高PLED器件寿命。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 PLED概述

1.1 PLED介绍

1.1.1 PLED的国内外研发现状

1.1.2 PLED技术发展现状

1.2 PLED的器件结构

1.2.1单层器件结构

1.2.2双层器件结构

1.2.3三层器件结构

1.2.4多层器件结构

1.3有机材料的发光理论

1.3.1有机发光材料分子特征

1.3.2有机材料光物理过程

1.4 PLED发光理论

1.4.1载流子的注入

1.4.2载流子的迁移

1.4.3激子的产生与复合

1.5 PLED器件的发光材料

1.5.1 PPV及其衍生物

1.5.2其他类型聚合物EL材料

1.6 PLED器件的电极材料

1.6.1单层金属阴极

1.6.2合金阴极

1.6.3复合型阴极

1.7聚合物电致发光器件（PLED）的特点及存在的问题

1.8论文目标

2聚合物电致发光器件（PLED）的制备工艺研究

2.1 PLED发光显示屏

2.2试验仪器与材料

2.2.1仪器

2.2.2试验所用材料

2.3 PLED器件的制备过程

2.3.1 ITO玻璃的表面处理

2.3.2有机膜的制备

2.3.3金属阴极的制备

2.3.4器件的封装

2.3.5器件的测试

2.4 PLED性能评价参数

2.4.1发光亮度

2.4.2发光效率

2.4.3发光色度

2.4.4发光寿命

2.4.5电流密度-电压特性

2.4.6发光亮度-电压特性

3 PLED器件各功能层稳定性研究

3.1 PEDOT:PSS的稳定性研究

3.1.1试验

3.1.2试验结果与讨论

3.2 MEH-PPV稳定性研究

3.2.1试验

3.2.2试验结果与讨论

3.3 Al薄膜稳定性研究

3.3.1试验

3.3.2结果与讨论

3.4 Se薄膜对Al稳定性影响

3.5本章小结

4阴极材料及薄膜封装材料对PLED器件性能的影响

4.1阴极材料对PLED器件性能的影响

4.1.1 LiF厚度对器件性能的影响

4.1.2 Al厚度对器件性能的影响

4.1.3 Ca:Al合金作为阴极对器件性能的影响

4.2薄膜封装层对PLED器件寿命的影响

4.2.1试验

4.2.2结果与讨论

5结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文与专利目录

攻读学位期间参加的科研项目