论文摘要
有机发光二极管（organic light-emitting diode，OLED）或称有机电致发光器件，由于具有自发光、响应快、全固态、宽视角、超薄、耐高低温等优点，在平板显示技术领域是目前国内外研究的热点之一。本论文在透明OLED器件的制备、无源矩阵OLEDs（Passive matrix OLEDs，PMOLEDs）屏和全彩高分辨率PMOLEDs显示系统的研究、掺杂型绿色器件的结构优化和工艺方面进行了一系列的探索性和创新性的工作，具体包括：1．使用低功函数和高稳定性的六硼化镧（LaB6）材料作为透明阴极，制作了LaB6／Alq3／NPD／Au和ITO／TPD／Alq3／LaB6两种OLED器件。LaB6薄膜是使用电子束蒸镀工艺来制备的，当LaB6薄膜厚度1800（?）时，薄膜透过率约为70％，方阻约为35Ω／□。LaB6／Alq3／NPD／Au器件发光面为LaB6阴极，开启电压大约为2．4V，器件的最大电流效率为2．46cd／A，此时对应的驱动电压为2．6V。在驱动电压15V时，电致发光光谱峰值波长为534nm，色度坐标为（0．287，0．652）。ITO／TPD／Alq3／LaB6为透明OLED器件，器件的开启电压大约为2．8V，17V时器件亮度可达5650cd／m2。电压5．0V时得到最大电流效率4．36cd／A。LaB6阴极一侧的发光光谱与ITO阳极一侧相比，峰值波长红移了约8nm，部分原因可能是微腔效应。2．采用矩阵网络分析方法，建立了PMOLEDs屏的简化和准确等效电路，可系统、简化地分析PMOL正Ds屏的交叉串扰现象，如OLEDs具有良好的整流特性，采用逐行寻址驱动技术时，交叉串扰影响较小。仿真计算了OLEDs行、列电极的电压降，因为OLEDs是电流型器件，必须采用恒流源驱动，如用恒压源驱动，在行、列电极上产生的电压降将会严重影响图象亮度的均匀性。建立了计算PMOLEDs功耗的数学模型，模型表明采用双屏驱动的OLEDs与单屏相比，随着屏的尺寸的增加，器件的功耗可得到显著的降低。制作了两个绿色小分子无源矩阵OLEDs，器件的尺寸为2．5″，分辨率为128×64。测试结果验证了功耗模型，当二者工作亮度均为100cd／m2时，采用双屏驱动的OLEDs的功耗比单屏的降低了25％。3．利用AutoCAD软件包设计了128×160高分辨率全彩OLEDs屏的基板、以及与基板配套的4张光掩模、2张机械掩模图案以及FPC和COF。4、利用分立元件设计了全彩PMOLEDs屏的驱动电路，驱动电路采用了预充电技术，首先用一电压源对OLED的寄生电容充电将其电压充到启亮电压附近，再用一程控电流源驱动OLED使之发光，R、G、B三色OLED像素的预充电电压分别被设定为3．0V、2．0V和2．9V；设计了全彩PMOLEDs屏的显示系统，显示系统使用DVI接口将显示数据从微机传输到FPGA进行数据处理，FPGA将1 8位的显示数据和时钟信号传输给驱动电路。OLEDs屏能实现262144种颜色。当屏平均工作亮度为40cd／m2时，寿命预计超过5000小时，功耗约为300mW。5．研究了两种不同空穴材料（2-TNATA和CuPc）对掺杂型OLED器件性能的影响。器件的电流-电压-亮度关系的测试结果，两种器件在低电压情况下（＜5．7V），电极和有机层为欧姆接触；而在较大的电压情况下，满足陷阱电荷限制传导机制。测试结果表明作为空穴注入材料，2-TNATA的性能优于CuPc。以2-TNATA为空穴注入层，研究了其厚度对器件光电性能的影响。结果表明，当2-TNATA厚度为35nm时，器件的性能最优。当驱动电压分别为13V时，器件的亮度和电流效率分别为3280cd／m2、1．377cd／A。在有机发光器件中的微腔效应并没有对器件的发光光谱带来很大的影响，因此基本可以忽略。6．研究了绿色荧光染料C-545T掺杂在Alq3发光层对OLED器件性能的影响，并优化了掺杂浓度。当C-545T掺杂浓度为1．5 wt％时，器件的效率最高；当掺杂浓度大于1．5 wt％时，有较明显的浓度猝灭现象。外加电压19．5V时，器件的亮度达到了10650cd／m2，最大电流效率为6．16cd／A。C-545T掺杂对器件的发光光谱影响较大，掺杂1．0 wt％和2．5 wt％的峰值波长差为26nm，有明显的红移现象。