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.pdf

1、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

2、，被譽(yù)為“夢幻顯示器”、“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

3、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200W、靶基距離為40cm、濺射氣壓為1mTorr、水分壓為2×10-5Torr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％。
　　

4、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16900cd/m2，在工作電壓3.3V時，最大功率效率為7.59lm/W，從無磷光材料摻雜到摻雜濃度為4%時，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在測試時，最高亮度為8400cd/m2，在工作電壓3.9V時，最大功率效

5、率為3.02lm/W，發(fā)光效率最大值為3.75cd/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，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在測試時，最高亮度為7500cd/m2，在工作電壓3.5V時，最大功率效率為：1.87 lm/W，發(fā)光效率最大值為：2.09cd/A，器件從零摻雜到摻雜濃度為6%時，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.

6、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、評價參數(shù)與測試等。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

7、藝方案和樣品制備，提出了柔性顯示屏的技術(shù)參數(shù)評價體系并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測試。
　　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)的器件提高了兩個數(shù)量級；針對單異質(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

8、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(20nm)/C60(40nm)/BPhen(10nm)/Ag(130nm)的器件的開路電壓達(dá)到0.87V，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柔性器件進(jìn)行薄膜封裝，在初始亮度為10000cd/m2的，電壓9V時，完成器件加速壽命測試，經(jīng)測試五種薄膜封裝結(jié)構(gòu)的數(shù)值分別為：897

9、小時、1495小時、2093小時、2830小時和2890小時。單層的有機(jī)薄膜(單體)1與單層的無機(jī)薄膜(Al2O3)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+Al2O3)1與(單體)1的封裝效果比較，壽命提高了39.8%；(單體+Al2O3)2與(單體+Al2O3)1的封裝效果比較，壽命進(jìn)一步提高，改善了35.1%；(單體+Al2O3)3與(單體+Al2O3)2的封裝效果比較，壽命基本一致，僅提高了2.1%。