场发射电子注入式有机电致发光器件研究

论文摘要

有机电致发光显示技术是近几年内出现的新型显示技术，有机薄膜电致发光器件（OLED）具有效率高、亮度强、能耗低、色彩丰富以及相应快等优点，是近几年来发光显示领域的研究热点。实际应用中OLED仍存在诸多问题，如发光效率仍待提高、器件寿命较短等，最主要的问题还是器件的工作寿命。本课题工作以提高发光效率为目的，从提高载流子注入效率为出发点，着重解决电子的注入效率问题。以场致电子发射和有机薄膜电致发光理论为指导，提出了将场致发射和电致发光结合起来的新思路，在此基础上提出了碳基场发射阴极薄膜作为有机薄膜电致发光器件的阴极的新型结构。现在阴极材料的选择主要局限于低功函数的金属或其相关的钝化混合物。场致电子发射阴极具有功函数低等优点，目前场发射平板显示在显示技术领域占有举足轻重的地位。利用场致电子发射的优越性，将场致发射阴极作为阴极应用于OLED器件，可以大大提高电子的注入效率。本文着重研究了碳基场发射阴极薄膜在有机薄膜电致发光器件中的应用。主要包括：1．传统OLED器件的制备与研究：研制了ITO/TPD/AIq3/Al结构有机发光器件（OLED），器件发光阈值6.5V，最大亮度达到4500cd/m2。着重分析了焦耳热对器件寿命、有机物稳定性、载流子的传输复合的影响。2．硅基倒置结构OLED器件的初步研究：以碳基场发射薄膜为阴极有机电致发光器件是种倒置结构，因此需要对倒置结构进行研究。该部分工作中主要选取较高功函数的半透明金属银薄膜作为阳极，采用真空蒸发的方法制备出不同厚度的阳极。还采用磁控溅射法低温制备ITO。综合考虑作为阳极要求的导电性和透光性两方面因素，优化实验条件，找出最佳实验参数。3．以碳基场发射薄膜为阴极有机电致发光器件的制备与研究：探索了以金刚石聚晶薄膜作为阴极制备OLED器件，并对其发光特性、电流电压特性进行分析研究。采用具有负电子亲和势的碳基薄膜场发射阴极作为有机电致发光器件的阴极。以具有场发射性能的类球状微米金刚石聚晶阵列研究了电子注入式的有机发光器件。证明了器件发光除了电子空穴复合发光这一种机理外，还有注入电子的撞击使有机发光物质Alq3电子受激发从基态跃迁到激发态，当受激电子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。本课题的创新之处在于：制备了新型结构的硅基OLED器件的；采用碳基薄膜场发射阴极作为OLED阴极，以提高电子注入效率；探索了OLED器件阳极的制备，以提高空穴注入效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 显示器及电子显示技术的研究和应用概况
• 1.2 有机薄膜电致发光显示技术的发展概况
• 1.3 有机电致发光器件电极的研究进展
• 1.3.1 阳极
• 1.3.2 阴极
• 1.4 有机电致发光材料的研究进展
• 1.4.1 按照材料的分子结构和化学性质分
• 1.4.2 发光材料按性能分为:主体发光和客体发光材料
• 1.4.3 发光物质按发光颜色的不同分类
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第二章 理论基础
• 2.1 场致电子发射阴极
• 2.1.1 场致发射的基本原理
• 2.1.2 场致发射性能评价指标
• 2.1.3 场发射阴极材料—各种碳基薄膜的表面形貌和微观结构测试和表征方法
• 2.2 有机电致发光理论基础及器件性能测试评价手段
• 2.2.1 有机电致发光器件基本结构
• 2.2.2 有机电致发光机理
• 2.2.3 有机电致发光器件制作过程
• 2.2.4 OLED的性能订价参数
• 2.2.5 提高OLED性能的主要途径
• 第三章 传统OLED器件的制备与研究
• 3.1 引言
• 3.2 OLED所用试验装置及主要测试手段
• 3.3 传统OLED基本结构、制备和性能检测
• 3.3.1 器件的基本结构
• 3.3.2 基片及掩膜板设计
• 3.3.3 材料选择
• 3.3.4 器件制备过程
• 3.3.5 实验结果与讨论
• 3.3.6 本节小结
• 3.4 硅基倒置结构OLED器件的初步研究
• 3.4.1 实验所需装置
• 3.4.2 银阳极硅基倒置结构OLED器件制备过程及其结果分析
• 3.4.3 ITO阳极制备
• 3.4.4 本节小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 金刚石薄膜为阴极的有机电致发光器件
• 4.1 引言
• 4.2 器件制备和性能测试所用实验装置简介
• 4.3 金刚石薄膜为阴极的有机电致发光器件制备与研究
• 4.3.1 实验过程
• 4.3.2 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录