基于柔性塑料基底OLED陣列化技術(shù)及有機(jī)光伏器件研究

【摘要】：在現(xiàn)今的平板顯示器和新能源領(lǐng)域,柔性光電子器件以其顯著的特點(diǎn)得到眾多公司、科研院所和高校的廣泛重視和深入研究,作為光電轉(zhuǎn)換互逆的兩個(gè)過程的器件,主要以柔性有機(jī)電致發(fā)光器件(flexible organic light-emitting devices, FOLED)和柔性有機(jī)薄膜光伏器件(organic thin-film photovoltaic devices, FOPVD)為代表。柔性O(shè)LED,在信息顯示技術(shù)領(lǐng)域上屬于新崛起的器件種類,被譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”、“第三代顯示技術(shù)”,而FOPVD作為新能源器件的一種,因其制備技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越、成本低廉、用途廣泛而備受關(guān)注。 但是,有待提高的器件效率、穩(wěn)定性的不足、陣列化制備工藝的復(fù)雜性、原材料缺乏及產(chǎn)業(yè)鏈的不夠完善,大大影響了柔性有機(jī)光電器件的研發(fā)進(jìn)程。針對(duì)上述問題,本論文在柔性O(shè)LED的光電性能改善、陣列化技術(shù)、制備工藝和FOPVD效率等方面進(jìn)行了一系列的探索性和創(chuàng)新性的研究工作,具體包括: 1.采用在柔性PEN塑料基底和ITO導(dǎo)電薄膜之間引入致密緩沖層的方法,改善基底的致密性和平整性,進(jìn)而提高基底與導(dǎo)電薄膜間的貼附性。采用低溫直流磁控濺射技術(shù),在制備有緩沖層的PEN塑料基底上濺射透明導(dǎo)電ITO薄膜,完成FOLED的陽極工藝制備。在基底溫度為70℃、濺射功率為200 W、靶基距離為40 cm、濺射氣壓為1 mTorr、水分壓為2×10~(-5) Torr條件下,得到透明ITO導(dǎo)電薄膜的方塊電阻為29.2Ω/sq,透過率為85.1 %。 2.研究了基于單色FOLED原理性器件的結(jié)構(gòu)、功能層、激子發(fā)光、客體摻雜機(jī)理和光電性能。分別制備了R、G、B單色FOLED器件樣品,其中綠色FOLED器件,最高亮度為16900 cd/m~2,在工作電壓3.3 V時(shí),最大功率效率為7.59 lm/W,從無磷光材料摻雜到摻雜濃度為4 %時(shí),亮度增加了45.7 %,發(fā)光效率提高了50.2 %,功率效率提高了109.6 %;紅色FOLED在測(cè)試時(shí),最高亮度為8400 cd/m~2,在工作電壓3.9 V時(shí),最大功率效率為3.02 lm/W,發(fā)光效率最大值為3.75 cd/A。器件發(fā)光的色坐標(biāo)由橙紅色向紅色漂移,當(dāng)摻雜濃度為10%時(shí),器件的CIE為x=0.66,y=0.33,發(fā)光區(qū)域處于純正紅光區(qū);藍(lán)色FOLED在測(cè)試時(shí),最高亮度為7500 cd/m~2,在工作電壓3.5 V時(shí),最大功率效率為:1.87 lm/W,發(fā)光效率最大值為:2.09 cd/A,器件從零摻雜到摻雜濃度為6 %時(shí),亮度增加的了23.2 %,發(fā)光效率提高了60.7 %,功率效率提高了70.1 %。 3.研究了4英寸三基色FOLED陣列化的相關(guān)技術(shù),討論了FOLED顯示屏的彩色化方案、詳細(xì)論述了顯示屏的陣列化設(shè)計(jì)方案與制備工藝、器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備工藝、評(píng)價(jià)參數(shù)與測(cè)試等。論文闡述了柔性基底的清洗工藝、預(yù)處理技術(shù)、器件光掩膜的設(shè)計(jì)、機(jī)械掩膜設(shè)計(jì)、NiCr層圖案設(shè)計(jì)、ITO層圖案設(shè)計(jì)、絕緣層圖案設(shè)計(jì)、陰極隔離柱設(shè)計(jì)與制備、有機(jī)材料功能層真空熱蒸鍍技術(shù)、金屬陰極的蒸鍍技術(shù)、薄膜封裝技術(shù)等相關(guān)工藝,完成了4英寸三基色FOLED顯示屏整體設(shè)計(jì)、工藝方案和樣品制備,提出了柔性顯示屏的技術(shù)參數(shù)評(píng)價(jià)體系并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測(cè)試。 4.基于聚合物材料P3HT研究FOPVD的光電性能,一方面將金屬氧化物MoO3應(yīng)用到雙異質(zhì)結(jié)FOPVD器件中,另一方面在體異質(zhì)結(jié)器件引入緩沖層,結(jié)構(gòu)為:ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Bphen/Ag的體異質(zhì)結(jié)器件,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到3.30 %,比沒有緩沖層結(jié)構(gòu)的器件提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí);針對(duì)單異質(zhì)結(jié)柔性有機(jī)薄膜光伏器件開路電壓較低的問題,其一是設(shè)計(jì)具有中間層的中間異質(zhì)結(jié)器件,其二是使用高開路電壓材料SubPc為供電子體,以提高柔性光伏器件的開路電壓,結(jié)構(gòu)為ITO/SubPc (20 nm)/C60 (40 nm)/BPhen (10 nm)/Ag (130 nm)的器件的開路電壓達(dá)到0.87 V,在制備的一系列器件中為最佳。 5.利用混合薄膜疊層方法對(duì)柔性器件進(jìn)行薄膜封裝,在初始亮度為10000 cd/m~2的,電壓9 V時(shí),完成器件加速壽命測(cè)試,經(jīng)測(cè)試五種薄膜封裝結(jié)構(gòu)的數(shù)值分別為:897小時(shí)、1495小時(shí)、2093小時(shí)、2830小時(shí)和2890小時(shí)。單層的有機(jī)薄膜(單體)1與單層的無機(jī)薄膜(Al_2O_3)_1的封裝效果比較,柔性器件的半衰壽命提高了66.7 %;與(單體+Al_2O_3)_1與(單體)1的封裝效果比較,壽命提高了39.8 %; (單體+Al_2O_3)_2與(單體+Al_2O_3)_1的封裝效果比較,壽命進(jìn)一步提高,改善了35.1 %; (單體+Al_2O_3)_3與(單體+Al_2O_3)_2的封裝效果比較,壽命基本一致,僅提高了2.1 %。 綜上所述,本論文的工作將主要集中在柔性基底的選取與緩沖層引入的影響、基于柔性塑料基底的R、G、B三基色OLED原理性器件的光電性能參數(shù)優(yōu)化、柔性4英寸OLED器件的陣列化技術(shù)研究、樣品的制備;同時(shí),對(duì)FOPVD光電性能研究及薄膜封裝技術(shù)也進(jìn)行了有益的探索,為高性能柔性光電器件的研制和應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：柔性塑料基底 有機(jī)電致發(fā)光器件 陣列化技術(shù) 有機(jī)光伏器件 薄膜封裝技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TN383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-31
• 1.1 引言15-20
• 1.1.1 柔性有機(jī)電致發(fā)光器件16-18
• 1.1.2 柔性有機(jī)薄膜光伏器件18-20
• 1.2 柔性有機(jī)發(fā)光器件的國(guó)內(nèi)外研究狀況與進(jìn)展20-24
• 1.3 柔性有機(jī)薄膜光伏器件的國(guó)內(nèi)研究狀況與進(jìn)展24-28
• 1.4 柔性有機(jī)光電子器件存在的問題和發(fā)展方向28-29
• 1.5 本論文的主要工作29-31
• 第二章 柔性塑料基底引入緩沖層研究31-46
• 2.1 引言31
• 2.2 柔性O(shè)LED 器件基底材料的選擇31-34
• 2.3 柔性塑料基底引入致密緩沖層研究34-39
• 2.3.1 磁控濺射技術(shù)34
• 2.3.2 濺射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)34-35
• 2.3.3 工藝制備實(shí)驗(yàn)35-37
• 2.3.4 工藝參數(shù)表征37-39
• 2.4 柔性塑料基底透明導(dǎo)電ITO 薄膜制備工藝39-43
• 2.4.1 直流磁控濺射技術(shù)與系統(tǒng)39-40
• 2.4.2 柔性透明導(dǎo)電ITO薄膜直流磁控濺射實(shí)驗(yàn)40
• 2.4.3 柔性透明導(dǎo)電ITO薄膜工藝參數(shù)表征40-43
• 2.5 柔性透明導(dǎo)電ITO 薄膜基底清洗工藝43
• 2.6 柔性透明導(dǎo)電ITO 基底預(yù)處理工藝43-45
• 2.7 本章小結(jié)45-46
• 第三章 RGB 柔性O(shè)LED 單元器件及光電性能研究46-81
• 3.1 引言46
• 3.2 柔性O(shè)LED 器件的基本結(jié)構(gòu)46-48
• 3.3 柔性O(shè)LED 各功能層典型材料48-53
• 3.3.1 常用柔性O(shè)LED 有機(jī)功能層材料48-50
• 3.3.2 柔性O(shè)LED 磷光材料50-52
• 3.3.3 電極材料52-53
• 3.3.3.1 柔性O(shè)LED 陽極材料52-53
• 3.3.3.2 柔性O(shè)LED 陰極材料53
• 3.4 柔性單色OLED 器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備53-58
• 3.4.1 柔性單色OLED 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54
• 3.4.2 柔性單色 OLED 器件的工藝制備54-58
• 3.4.2.1 單色柔性 OLED 原理性器件制備系統(tǒng)54-56
• 3.4.2.2 柔性基底的刻蝕、清洗與預(yù)處理56
• 3.4.2.3 薄膜功能層的制備56-57
• 3.4.2.4 柔性單色OLED 原理性器件性能參數(shù)及測(cè)試57-58
• 3.5 磷光材料作為摻雜劑的柔性綠色OLED 器件58-67
• 3.5.1 理論基礎(chǔ)58-60
• 3.5.2 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)60-61
• 3.5.3 柔性綠色 OLED 器件制備與測(cè)試61-62
• 3.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論62-67
• 3.6 可調(diào)色的柔性紅色 OLED 器件67-73
• 3.6.1 理論基礎(chǔ)67-68
• 3.6.2 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)68
• 3.6.3 柔性紅色OLED 器件制備與測(cè)試68-69
• 3.6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論69-73
• 3.7 柔性藍(lán)色OLED 器件的光電性能優(yōu)化73-79
• 3.7.1 理論基礎(chǔ)73-74
• 3.7.2 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74
• 3.7.3 柔性藍(lán)色OLED 器件制備與測(cè)試74-75
• 3.7.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論75-79
• 3.8 本章小結(jié)79-81
• 第四章 三基色 4 英寸柔性 OLED 陣列化技術(shù)研究81-116
• 4.1 引言81-84
• 4.2 柔性 OLED 顯示屏彩色化機(jī)理84-87
• 4.2.1 三基色（R、G、B）像素發(fā)光方式84-85
• 4.2.2 三基色濾光片方式85-86
• 4.2.3 顏色轉(zhuǎn)換方式86-87
• 4.3 三基色柔性4 英寸OLED 顯示屏陣列化設(shè)計(jì)與制備87-110
• 4.3.1 三基色柔性4 英寸OLED 顯示屏整體設(shè)計(jì)方案88
• 4.3.2 三基色柔性4 英寸OLED 顯示屏陣列化的設(shè)計(jì)與制備88-97
• 4.3.2.1 掩膜及陣列化設(shè)計(jì)88-90
• 4.3.2.2 柔性基底NiCr 層圖案設(shè)計(jì)90-93
• 4.3.2.3 柔性基底ITO 陽極圖案設(shè)計(jì)93
• 4.3.2.4 柔性基底絕緣層圖案設(shè)計(jì)93-94
• 4.3.2.5 柔性基底陰極隔離柱圖案設(shè)計(jì)94-97
• 4.3.3 三基色柔性4 英寸OLED 顯示屏的實(shí)驗(yàn)制備工藝97-110
• 4.3.3.1 有機(jī)腔體的精密掩膜對(duì)位98-99
• 4.3.3.2 柔性4 英寸三基色OLED 器件制備整體系統(tǒng)99-100
• 4.3.3.3 制備系統(tǒng)組成腔體100-101
• 4.3.3.4 三基色柔性O(shè)LED 器件有機(jī)材料蒸鍍工藝101-107
• 4.3.3.5 柔性O(shè)LED 器件金屬電極材料制備工藝107-110
• 4.4 三基色柔性4 英寸OLED 器件的主要性能參數(shù)與評(píng)價(jià)體系110-115
• 4.4.1 評(píng)價(jià)三基色OLED 器件光電性能的主要技術(shù)參數(shù)110-114
• 4.4.2 三基色4 英寸柔性O(shè)LED 器件的主要性能參數(shù)測(cè)試114-115
• 4.5 本章小結(jié)115-116
• 第五章 基于柔性塑料基底有機(jī)薄膜光伏器件的研究.116-153
• 5.1 引言116-118
• 5.2 半導(dǎo)體的基本理論118-120
• 5.2.1 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)118
• 5.2.2 有機(jī)半導(dǎo)體的無序度118-119
• 5.2.3 常見有機(jī)半導(dǎo)體載流子傳輸模型119-120
• 5.3 柔性有機(jī)薄膜光伏器件120-125
• 5.3.1 柔性有機(jī)薄膜光伏器件工作原理121-122
• 5.3.2 柔性有機(jī)薄膜光伏器件的常用材料122-123
• 5.3.2.1 有機(jī)小分子材料122
• 5.3.2.2 聚合物材料122-123
• 5.3.2.3 電極材料123
• 5.3.3 柔性有機(jī)薄膜光伏器件的主要性能參數(shù)123-125
• 5.4 柔性有機(jī)薄膜光伏器件的研究125-151
• 5.4.1 工藝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)125
• 5.4.2 光電性能測(cè)試系統(tǒng)125-126
• 5.4.3 基于P3HT 的雙/體異質(zhì)結(jié)柔性有機(jī)薄膜光伏器件研究126-138
• 5.4.3.1 P3HT/C60 雙層柔性有機(jī)薄膜光伏器件的厚度優(yōu)化126-128
• 5.4.3.2 MoO_3 對(duì)柔性有機(jī)薄膜光伏器件性能的優(yōu)化研究128-129
• 5.4.3.3 引入MoO_3 作為緩沖層對(duì)柔性光伏器件性能的影響129-130
• 5.4.3.4 MoO_3 緩沖層厚度對(duì)柔性光伏器件性能的影響研究130-131
• 5.4.3.5 摻雜MoO_3 對(duì)柔性有機(jī)光伏器件性能的影響131-133
• 5.4.3.6 光照強(qiáng)度對(duì)柔性光伏器件性能影響的研究133
• 5.4.3.7 基于P3HT 的體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能研究133-135
• 5.4.3.8 Bphen 對(duì)體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能的優(yōu)化研究135-138
• 5.4.4 中間異質(zhì)結(jié)型柔性有機(jī)薄膜光伏器件138-146
• 5.4.4.1 材料介紹及吸收光譜的測(cè)量138-139
• 5.4.4.2 CuPc 作中間層的柔性光伏器件設(shè)計(jì)及分析139-143
• 5.4.4.3 Rubrene 作中間層的器件設(shè)計(jì)及分析.143-146
• 5.4.5 高開路電壓材料作供電子體的柔性有機(jī)薄膜光伏器件146-151
• 5.4.5.1 SubPc 材料的介紹146-147
• 5.4.5.2 光學(xué)傳輸矩陣?yán)碚撃M光場(chǎng)分布147-148
• 5.4.5.3 SubPc 做供電子體的光伏器件的制備和結(jié)果分析148-151
• 5.5 本章小結(jié)151-153
• 第六章 柔性有機(jī)光電器件薄膜封裝工藝研究153-166
• 6.1 引言153-155
• 6.2 薄膜封裝常用材料及方法155-157
• 6.2.1 有機(jī)薄膜封裝材料155-156
• 6.2.2 無機(jī)薄膜封裝材料156-157
• 6.3 薄膜封裝工藝制備流程.157-160
• 6.3.1 薄膜封裝材料選取158-160
• 6.3.2 對(duì)制備好的器件進(jìn)行薄膜封裝160
• 6.4 薄膜封裝工藝對(duì)柔性O(shè)LED 器件性能影響的研究160-163
• 6.5 薄膜封裝工藝在對(duì)柔性O(shè)PV 器件中的應(yīng)用163-164
• 6.6 本章小結(jié)164-166
• 第七章 結(jié)論與展望166-168
• 致謝168-169
• 參考文獻(xiàn)169-185
• 博士在學(xué)期間的研究成果185-188

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

淺析OLED器件微透鏡陣列制作    胡曉明;吳非;劉剛利;

電致發(fā)光顯示器插上了有機(jī)翅膀    Alexey N.Krasnov,孫海濤

新型平板顯示技術(shù)——OLED    李震梅,董傳岱

2000年國(guó)際信息顯示會(huì)議(2000'SID)一瞥    王勇競(jìng)

有機(jī)電致發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)技術(shù)    尹盛,劉衛(wèi)忠,劉陳,鐘志有,徐重陽,鄒雪城

有機(jī)發(fā)光器件的研制與應(yīng)用 OLED顯示技術(shù)之二    朱旭明,黃元

ITO表面處理對(duì)OLED性能的影響    劉陳,徐重陽,鐘志有,尹盛,王長(zhǎng)安

微腔有機(jī)發(fā)光器件的設(shè)計(jì)    陳吉欣,冉啟鈞,林祖?zhèn)?黃再生,陳文彬

老化條件對(duì)OLED黑點(diǎn)缺陷的影響研究    李竑志;唐利斌;鄭云;李亞文;季華夏;姬榮斌;

有機(jī)電致發(fā)光顯示技術(shù)    李會(huì)錄,馮佳寧,馬學(xué)軍

有機(jī)電致發(fā)光器件及其封裝研究進(jìn)展    李建祥;李軍建;楊威;王曉輝;

高效熒光/磷光雜化白光OLED材料與器件    葉俊;鄭才俊;張曉宏;

OLED-生理心理與環(huán)境友善的光源    Jwo-Huei Jou;Shih-Ming Shen;Yung-Cheng Jou;

High-performance Sky Blue OLED using New Robust Host and Dopant Materials    Chin H.Chen;

OLED顯示技術(shù)的發(fā)展與機(jī)遇    陳新發(fā);廖穎;周海清;高大明;

Design of AM-OLED Gamma Correction System based on the LUT    

OLED封裝材料氣體滲透率測(cè)試的發(fā)展    楊威;李軍建;李建祥;王曉輝;

空間電子器件抗輻射可靠性的一種分析方法    把得東;楊生勝;薛玉雄;安恒;

具有激子限定結(jié)構(gòu)的磷光/熒光混合型體系白光OLED    林文晶;蘇文明;張東煜;王華;周和豐;崔錚;

石墨緩沖層對(duì)有機(jī)電致發(fā)光器件性能的影響    姚寧;邢宏偉;穆慧慧;常立紅;崔娜娜;王英儉;張兵臨;

官產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合突破OLED大尺寸關(guān)鍵技術(shù)    本報(bào)記者 胡春民

長(zhǎng)春應(yīng)化所制備出高效穩(wěn)定的全熒光型白光OLED    王迅

OLED項(xiàng)目首次入選信息產(chǎn)業(yè)重大發(fā)明    本報(bào)記者 張華甲

清華—維信諾OLED項(xiàng)目獲獎(jiǎng)    宗禾

東莞建設(shè)自主開發(fā)OLED生產(chǎn)線    知虞

白光OLED研究取得系列成果    

合力搶占OLED制高點(diǎn)    維信諾公司副總裁 張德強(qiáng)

OLED,起跑線上江蘇快人一步    本報(bào)記者 吳紅梅

維信諾：自主創(chuàng)新 引領(lǐng)中國(guó)OLED產(chǎn)業(yè)    本報(bào)記者 孫鴻凌

OLED技術(shù)剛起步 中國(guó)并未落后    四川虹視顯示技術(shù)有限公司 文東星　田朝勇

基于柔性塑料基底OLED陣列化技術(shù)及有機(jī)光伏器件研究    鐘建

綠色有機(jī)電致發(fā)光器件（OLED）的研究    張春林

新型磷光OLED主客體材料的設(shè)計(jì)合成及性能研究    莊錦勇

微腔結(jié)構(gòu)及硅基頂發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光器件研究    張小文

基于銥配合物有機(jī)光電子器件的研究    楊棟芳

全溶液法制備OLED顯示屏及相關(guān)研究    鄭華

有機(jī)光電器件性能的改進(jìn)及Exciplex發(fā)射研究    顏飛

高性能熒光/磷光混合式白光聚合物電致發(fā)光二極管的研究    胡蘇軍

基于蒽的有機(jī)電致發(fā)光材料的合成和性能研究    黃錦海

四氧化三鐵在有機(jī)電致發(fā)光器件中的應(yīng)用研究    張丹丹

基于光柵微結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射OLED器件    金玉

基于薄膜封裝的白光OLED器件的制備和可靠性研究    廖英杰

有機(jī)電致發(fā)光器件新型封裝方法的研究    李建祥

有機(jī)電致發(fā)光材料及器件的研究    曹湖軍

摻雜有機(jī)光電子器件的研究    程翠然

利用CsCIO_4改善OLED性能及OLED中電學(xué)摻雜劑擴(kuò)散的研究    張睿

OLED硫系玻璃薄膜的封裝及性能研究    孔祥朝

腔長(zhǎng)周期漸變的微腔頂發(fā)射有機(jī)電致發(fā)光器件的研究    劉岳峰

基于ACY及其衍生物的有機(jī)光電器件研究    王婉

基于磷光染料的白光OLED的性能改善研究    林文晶