CN1897323A

CN1897323A - 半导体塑料发光管

Info

Publication number: CN1897323A
Application number: CN 200610067519
Authority: CN
Inventors: 王东兴
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-01-17

Abstract

半导体塑料发光管，涉及一种采用层叠半导体塑料材质的发光管。现有的光电子器件及平板显示器领域中，电致发光器件大多由无机半导体材料制成，无机半导体材料的发光效率高，但做成大面积的显示器，工艺上还有困难。半导体塑料发光管，其组成包括：发光管，所述的发光管的作用层中包括塑料半导体酞菁铜和喹啉铝蒸发膜作用层，结构为金1、酞菁铜2、铝3、酞菁铜2、喹啉铝4、ITO透明电极5、玻璃基板6。本发明的产品适用于柔性全塑料显示器。

Description

半导体塑料发光管

技术领域：

本发明涉及一种采用层叠半导体塑料材质的平板显示器的发光管。

背景技术：

现有的光电子器件及平板显示器领域中，电致发光器件大多由无机半导体材料制成，无机半导体材料的发光效率高，但做成大面积的显示器，工艺上还有困难。

发明内容：本发明的目的是提供一种可制成大面积平板显示器的采用层叠半导体塑料材质的发光管。

半导体塑料发光管，其组成包括：发光管，所述的发光管的作用层中包括塑料半导体酞菁铜和喹啉铝蒸发膜。

上述的半导体塑料发光管，所述的作用层结构为金、酞菁铜、铝、酞菁铜、喹啉铝、ITO透明电极、玻璃基板。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

这个技术方案有以下有益效果：

1.塑料电致发光器件与无机半导体材料的电致发光器件相比，其制备工艺形式多样，材料成本低，可以制成多色和全色显示器件，容易制成大面积显示器件，具有无机材料不可比拟的特性，特别是本发明采用的塑料发光器件，其驱动电压低，可与集成电路相匹配。

2.本发明的塑料电致发光器件与无机半导体材料的电致发光器件相比，柔性好，可以加工成不同形状乃至可以卷曲的显示器件，打破显示器件现有的形状，在信息技术、信息显示技术领域将具有广泛的应用前景。

3.采用本发明的塑料发光二极管的显示器，构造简单，自发光不需要背景光源，对比度高、厚度薄、视角广、响应速度快、使用温度范围广、制造成本低、低功耗。而传统的可移动电子产品，如无线移动电话、笔记本电脑等的显示部件都采用液晶显示器件，这种显示器件是采用非结晶或者多晶硅做成的薄膜三极管作为驱动元件，其工艺复杂、成本高昂。本发明从根本上克服了液晶显示器的诸多缺点，如亮度、视角、背光源引起的体积和耗电量大、制作工艺复杂、大面积成本昂贵等等，具有本发明作用层的显示器被认为是取代液晶显示器的下一代显示器件。

4。目前使用的塑料半导体制作的场效应三极管，由于半导体的导电率低，载流子迁移率小，导致其动作特性如开关速度低、驱动电压高而难于实用化。本发明的纵形结构的半导体铝薄膜栅电极塑料半导体酞菁铜薄膜三极管，由于覆盖在呈群山状态的酞菁铜薄膜表面的半导电铝薄膜的表面为微尖型电极形态，使得肖特基内建电场山尖部最强，产生微尖电极效应，半导体电铝薄膜一侧产生的镜像电荷层，使漏极区域的酞菁铜和铝的界面的实效肖特基势垒高度降低，由源极发射的载流子，隧穿酞菁铜/铝/酞菁铜双肖特基势垒栅极区域，形成VOTFT的工作电流，而是其动作特性具有高速、大功率的特性，本发明就是将此技术与OLED技术复合而成的有源驱动发光管器件，由半导体电铝薄膜的VOTFT的工作电流驱动并控制，OLED的发光强度，实现其发光强度的精细控制，具有只使用塑料半导体材料和金属电极，采用真空蒸发法即可制成有源驱动塑料半导体发光器件的优点。

5.本发明的产品是将半导体铝栅极埋在空穴传送层酞菁铜薄膜的中间，这种包含肖特基栅极和异质结二极管的多势垒纵形结构，类似于无机半导体闸流管的构造，驱动速度快，电流密度大。

6.附图4显示了本发明的动态特性测试结果，输入频率为1000Hz的交流矩形波信号，测定其交流响应电流I_DS获得，由测定结果知输出响应电流I_DS幅值与其静态特性V_DS＝3V是数据一致，由动态特性测定结果得到的开关特性参数，T_ON＝0.26ms，T_OFF＝0.21ms，显示了其高速动作特性，与其相比，使用CuPc塑料半导体制作的本产品，其截止频率小于100Hz，驱动电压为30-100V，虽然对三极管的开关速度有很大影响的酞菁铜蒸发膜的载流子迁移率是10^-6cm²/Vs，但是采用纵型VOTFT结构的塑料膜三极管，与横向结构的OFET相比，由于导电沟道大幅缩短，使其驱动电压和开关速度等动作特性获得很大改善。

7.由OSET的基本电器测试结构可知，本发明研制的OSET具有如下特点，1.栅极驱动电压低，容易和无机集成电路相匹配；2.高速动作，开关时间为亚毫秒级，能满足高速图像刷新要求；3.是有源驱动的发光器件；4.本产品采用层叠结构，制作方便，有利于集成化。

8.本发明提供了半导电栅极VOTFT与OLED叠层结构的全塑发光管，该产品具有结构紧凑、兼容OLED工艺、高速驱动的特性，由静态特性和动态特性的测试结果，确认了该结构的三级管具有有源驱动、易于无机IC相匹配的优点，通过对半导电铝栅极结构的进一步改良、选用高载流子迁移率的塑料半导体材料，该器件的动作特性还能进一步改善。

附图说明：附图1是本把VOTFT与OLED技术复合而成的有源驱动发光管器件即OSTE的层状结构示意图。

附图2是代表性半导电微尖铝栅极的AEM图像。

附图3是本产品的静态特性图。

附图4时本产品的动态特性图。

附图5是本产品的发光示意图。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

所述的作用层结构为金1、酞菁铜2、铝3、酞菁铜2、喹啉铝4、ITO透明电极5、玻璃基板6。

本产品采用的纵向结构的VOTFT与横向结构的场效应三极管不同，半导体铝蒸发膜栅极是埋在两层酞菁铜之间，与酞菁铜成欧姆性接触的金蒸发膜作为源极和漏极，OSET的驱动部分VOTFT采用真空蒸发法制作，将第一层厚度为100nm的酞菁铜蒸发制作在ITO透明的电极玻璃板上，在酞菁铜的薄膜上制作膜厚度为20nm的半导体铝栅极，在栅极上蒸发制作的第二层酞菁铜膜的厚度约为80nm，最后制作金蒸发膜电极。

制作时，基板温度为室温，酞菁铜的蒸发速度为2nm/min，真空度为10^-5Torr。

本发明产品的动作机理是通过栅极偏压改变酞菁铜/铝/酞菁铜肖特基壁垒的高度，控制注入到发光层Aiq3空穴的数量，达到驱动Aiq3发光，并控制其发光强度的目的，这种纵向结构的OSET，适用于驱动速度快，电流密度大的显示器件，由于这种塑料发光管的不饱和电流特性类似于真空三极管所以称为塑料固体类真空三极发光管或者塑料固体类真空三极发光管。

对产品的酞菁铜/铝栅极的界面结构通过原子力显微镜可以观察分析。VOTFT的静态特性和动态特性用pA电流表/直流电压源、交流函数信号发生器，数字记忆示波器等进行测定。所有的测定都是在室温下进行的，为了防止肖特基壁垒的光电效果影响，试样放在密封金属容器中，使栅极偏压V_GS从0V增加到2V，步幅为0.2V。源漏极间偏压V_DS从0V增加到3V。经测定，当源漏极偏压V_GS不变，塑料VOTFT的动作电流I_DS随栅极偏压V_GS增加而减小，而动作电流I_DS随源漏极间偏压V_DS增加而增加，并呈不饱和倾向。这是由于VOTFT的源---栅极间距离很短，所以其传导沟道的电阻不会产生负反馈的效果，而场效应三极管的电流电压关系呈饱和特性，是由于其传导沟道的电阻产生负反馈效果，使其动作电流升高到饱和区后不再随V_DS增加而增加。

对中具有高速动作特性的VOTFT和塑料电致发光器件通过合理设计，控制酞菁铜蒸发膜厚度及半导电铝栅极尺寸，制作塑料发光管。首先将厚度约50mm的塑料发光材料喹啉铝蒸发制作在玻璃基板上的ITO透明电极上，也可以与酞菁铜同时蒸镀，然后制作上述VOTFT部分，图5是塑料发光管的发光示意图。

Claims

1.一种半导体塑料发光管，其组成包括：发光管，其特征是：所述的发光管的作用层中包括塑料半导体酞菁铜和喹啉铝蒸发膜。

2.根据权利要求1所述的半导体塑料发光管，其特征是：所述的作用层结构为金、酞菁铜、铝、酞菁铜、喹啉铝、ITO透明电极、玻璃基板。