專利名稱：半導體塑料發光管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采用層疊半導體塑料材質的平板顯示器的發光管。
技術背景現有的光電子器件及平板顯示器領域中，電致發光器件大多由無機半導體 材料制成，無機半導體材料的發光效率高，但做成大面積的顯示器，工藝上還 有困難。發明內容本實用新型的目的是提供一種可制成大面積平板顯示器的采用 層疊半導體塑料材質的發光管。半導體塑料發光管，其組成包括發光管，所述的發光管的作用層中包括 塑料半導體酞菁銅和喹啉鋁蒸發膜。上述的半導體塑料發光管，所述的作用層結構為金、酞菁銅、鋁、酞菁銅、 喹啉鋁、ITO透明電極、玻璃基板。上述的目的通過以下的技術方案實現-這個技術方案有以下有益效果-1. 塑料電致發光器件與無機半導體材料的電致發光器件相比，其制備工藝 形式多樣，材料成本低，可以制成多色和全色顯示器件，容易制成大面積顯示 器件，具有無機材料不可比擬的特性，特別是本實用新型采用的塑料發光器件， 其驅動電壓低，可與集成電路相匹配。2. 本實用新型的塑料電致發光器件與無機半導體材料的電致發光器件相 比，柔性好，可以加工成不同形狀乃至可以巻曲的顯示器件，打破顯示器件現 有的形狀，在信息技術、信息顯示技術領域將具有廣泛的應用前景。3. 采用本實用新型的塑料發光二極管的顯示器，構造簡單，自發光不需要 背景光源，對比度高、厚度薄、視角廣、響應速度快、使用溫度范圍廣、制造 成本低、低功耗。而傳統的可移動電子產品，如無線移動電話、筆記本電腦等 的顯示部件都采用液晶顯示器件，這種顯示器件是采用非結晶或者多晶硅做成 的薄膜三極管作為驅動元件，其工藝復雜、成本高昂。本實用新型從根本上克服了液晶顯示器的諸多缺點，如亮度、視角、背光源引起的體積和耗電量大、 制作工藝復雜、大面積成本昂貴等等，具有本實用新型作用層的顯示器被認為 是取代液晶顯示器的下一代顯示器件。4. 目前使用的塑料半導體制作的場效應三極管，由于半導體的導電率低， 載流子遷移率小，導致其動作特性如開關速度低、驅動電壓高而難于實用化。 本實用新型的縱形結構的半導體鋁薄膜柵電極塑料半導體酞菁銅薄膜三極管， 由于覆蓋在呈群山狀態的酞菁銅薄膜表面的半導電鋁薄膜的表面為微尖型電極 形態，使得肖特基內建電場山尖部最強，產生微尖電極效應，半導體電鋁薄膜 一側產生的鏡像電荷層，使漏極區域的酞菁銅和鋁的界面的實效肖特基勢壘高 度降低，由源極發射的載流子，隧穿酞菁銅/鋁/酞菁銅雙肖特基勢壘柵極區域， 形成VOTFT的工作電流，而是其動作特性具有高速、大功率的特性，本實用 新型就是將此技術與OLED技術復合而成的有源驅動發光管器件，由半導體電 鋁薄膜的VOTFT的工作電流驅動并控制，OLED的發光強度，實現其發光強 度的精細控制，具有只使用塑料半導體材料和金屬電極，采用真空蒸發法即可 制成有源驅動塑料半導體發光器件的優點。5. 本實用新型的產品是將半導體鋁柵極埋在空穴傳送層酞菁銅薄膜的中 間，這種包含肖特基柵極和異質結二極管的多勢壘縱形結構，類似于無機半導 體閘流管的構造，驅動速度快，電流密度大。6. 附圖4顯示了本實用新型的動態特性測試結果，輸入頻率為1000Hz的交 流矩形波信號，測定其交流響應電流lDs獲得，由測定結果知輸出響應電流Ids 幅值與其靜態特性VDS=3V是數據一致，由動態特性測定結果得到的開關特性 參數，TON=0.26ms，TOFF=0.21ms，顯示了其高速動作特性，與其相比，使用CuPe 塑料半導體制作的本產品，其截止頻率小于100Hz，驅動電壓為30-100V,雖然 對三極管的開關速度有很大影響的酞菁銅蒸發膜的載流子迀移率是10-6Cm2/Vs, 但是采用縱型VOTFT結構的塑料膜三極管，與橫向結構的OFET相比，由于導電溝道大幅縮短，使其驅動電壓和開關速度等動作特性獲得很大改善。7. 由OSET的基本電器測試結構可知，本實用新型研制的OSET具有如 下特點，l.柵極驅動電壓低，容易和無機集成電路相匹配；2.高速動作，開關時 間為亞亳秒級，能滿足高速圖像刷新要求；3.是有源驅動的發光器件；4.本產品采用層疊結構，制作方便，有利于集成化。8.本實用新型提供了半導電柵極VOTFT與OLED疊層結構的全塑發光管, 該產品具有結構緊湊、兼容OLED工藝、高速驅動的特性，由靜態特性和動態 特性的測試結果，確認了該結構的三級管具有有源驅動、易于無機IC相匹配的 優點，通過對半導電鋁柵極結構的進一步改良、選用高載流子遷移率的塑料半 導體材料，該器件的動作特性還能進一步改善。
附圖1是本把VOTFT與OLED技術復合而成的有源驅動發光 管器件即OSTE的層狀結構示意圖。附圖2是代表性半導電微尖鋁柵極的AEM圖像。附圖3是本產品的靜態特性圖。附圖4時本產品的動態特性圖。附圖5是本產品的發光示意圖。本實用新型的具體實施方式
實施例1 -半導體塑料發光管，其組成包括發光管，所述的發光管的作用層中包括塑料半導體酞菁銅和喹啉鋁蒸發膜。所述的作用層結構為金l、酞菁銅2、鋁3、酞菁銅2、喹啉鋁4、 ITO透 明電極5、玻璃基板6。本產品采用的縱向結構的VOTFT與橫向結構的場效應三極管不同，半導 體鋁蒸發膜柵極是埋在兩層酞菁銅之間，與酞菁銅成歐姆性接觸的金蒸發膜作 為源極和漏極，OSET的驅動部分VOTFT采用真空蒸發法制作，將第-層厚 度為lOOnm的酞菁銅蒸發制作在ITO透明的電極玻璃板上，在酞菁銅的薄膜上 制作膜厚度為20nm的半導體鋁柵極，在柵極上蒸發制作的第二層酞菁銅膜的 厚度約為80nm，最后制作金蒸發膜電極。制作時，基板溫度為室溫，酞菁銅的蒸發速度為2nm/min，真空度為 105Torr。本實用新型產品的動作機理是通過柵極偏壓改變酞菁銅/鋁/酞菁銅肖特基 壁壘的高度，控制注入到發光層Aiq3空穴的數量，達到驅動Aiq3發光，并控制其發光強度的目的，這種縱向結構的OSET，適用于驅動速度快，電流密度 大的顯示器件，由于這種塑料發光管的不飽和電流特性類似于真空三極管所以 稱為塑料固體類真空三極發光管或者塑料固體類真空三極發光管。對產品的酞菁銅/鋁柵極的界面結構通過原子力顯微鏡可以觀察分析。 VOTFT的靜態特性和動態特性用pA電流表/直流電壓源、交流函數信號發生 器，數字記憶示波器等進行測定。所有的測定都是在室溫下進行的，為了防止 肖特基壁壘的光電效果影響，試樣放在密封金屬容器中，使柵極偏壓Vcs從OV 增加到2V，步幅為0,2V。源漏極間偏壓VDs從0V增加到3V。經測定，當源 漏極偏壓Ves不變，塑料VOTFT的動作電流lDs隨柵極偏壓Ves增加而減小，而動作電流lDS隨源漏極間偏壓VDs增加而增加，并呈不飽和傾向。這是由于VOTFT的源---柵極間距離很短，所以其傳導溝道的電阻不會產生負反饋的效 果，而場效應三極管的電流電壓關系呈飽和特性，是由于其傳導溝道的電阻產生負反饋效果，使其動作電流升高到飽和區后不再隨VDs增加而增加。對中具有高速動作特性的VOTFT和塑料電致發光器件通過合理設計，控 制酞菁銅蒸發膜厚度及半導電鋁柵極尺寸，制作塑料發光管。首先將厚度約 50mm的塑料發光材料喹啉鋁蒸發制作在玻璃基板上的ITO透明電極上，也可 以與酞菁銅同時蒸鍍，然后制作上述VOTFT部分，圖5是塑料發光管的發光 示意圖。
權利要求1. 一種半導體塑料發光管，其組成包括發光管，其特征是所述的發光管的作用層中包括塑料半導體酞菁銅和喹啉鋁蒸發膜。
2. 根據權利要求1所述的半導體塑料發光管，其特征是所述的作用層結 構為金、酞菁銅、鋁、酞菁銅、喹啉鋁、ITO透明電極、玻璃基板。
專利摘要半導體塑料發光管，涉及一種采用層疊半導體塑料材質的發光管。現有的光電子器件及平板顯示器領域中，電致發光器件大多由無機半導體材料制成，無機半導體材料的發光效率高，但做成大面積的顯示器，工藝上還有困難。半導體塑料發光管，其組成包括發光管，所述的發光管的作用層中包括塑料半導體酞菁銅和喹啉鋁蒸發膜作用層，結構為金1、酞菁銅2、鋁3、酞菁銅2、喹啉鋁4、ITO透明電極5、玻璃基板6。本實用新型的產品適用于柔性全塑料顯示器。
文檔編號H05B33/02GK201100964SQ20062002219
公開日2008年8月13日 申請日期2006年12月12日 優先權日2006年12月12日
發明者宋明歆, 桂太龍, 殷景華, 喧 王, 王東興, 洪 趙 申請人:哈爾濱理工大學