無(wú)機(jī)電致發(fā)光平板顯示器的老化工藝

2009-11-19 張羿 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院

1.介紹

  無(wú)機(jī)電致發(fā)光平板顯示器具有全固態(tài)、重量輕、厚度薄、視角大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),能在低溫、震動(dòng)等惡劣環(huán)境中使用,有著很廣闊的應(yīng)用前景。而薄膜型無(wú)機(jī)電致發(fā)光平板顯示器采用不含鉛的氧化物薄膜作為介質(zhì)層,和厚膜型無(wú)機(jī)電致發(fā)光顯示器相比,具有分辨率高、不含有鉛等污染環(huán)境的材料、制作工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但由于器件是高壓脈沖驅(qū)動(dòng),如果介質(zhì)層的厚度不一致,或者薄膜上有空洞,薄膜介質(zhì)層因區(qū)域面積電場(chǎng)集中,很容易在高電場(chǎng)下?lián)舸┐蚧稹榱吮苊庠谑褂眠^(guò)程中出現(xiàn)缺陷或電學(xué)、光學(xué)性能改變,顯示器件在之前必須經(jīng)過(guò)加電壓點(diǎn)亮的老化處理。在長(zhǎng)時(shí)間高電壓老化過(guò)程中,幾百根行列電極,只要一個(gè)打火點(diǎn)擴(kuò)展導(dǎo)致斷線,整個(gè)器件就成為廢品。這對(duì)介質(zhì)層的耐壓性能提出了很高的要求,這要求工藝控制必須非常嚴(yán)格,但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中器件易于受灰塵污染或者制作工藝不穩(wěn)定而產(chǎn)生廢品。在大批量生產(chǎn)中,這不僅降低了產(chǎn)品的良品率,也大大的提高的產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

  為了讓產(chǎn)品在正式工作前能夠預(yù)先工作一段時(shí)間,消除缺陷帶來(lái)的隱患,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)老化是十分必要的。本文通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)的比較,對(duì)老化的外部條件進(jìn)行了探索,得到了一種較好的預(yù)老化方法。

2.實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

  在這之前,我們有必要了解一下器件打火的原因。無(wú)機(jī)EL中的絕緣層是夾在發(fā)光層和電極之間的,起到注入電子和貯存電子的作用,其本身就是一個(gè)電容結(jié)構(gòu)。絕緣層上下面之間具有一定的電場(chǎng)強(qiáng)度,見(jiàn)圖1。

E=  ΔU/d(1)

  其中E 為介質(zhì)層界面之間的電場(chǎng)強(qiáng)度,ΔU 為介質(zhì)層界面之間的電壓差,即ΔU=U+-U-。

  如果介質(zhì)層表面潔凈程度良好,且表面很平整,此時(shí),各處的電場(chǎng)強(qiáng)度是一致的。當(dāng)介質(zhì)上出現(xiàn)了缺陷或者顆粒的時(shí)候,如圖2,根據(jù)公式(1)

  E1=ΔU/d1,E2=ΔU/d2(1)
  ∵d1>d2,∴E1<E2

  在上下界面間的電壓是保持不變的情況下,介質(zhì)層厚度d 越薄,其界面之間承受的電場(chǎng)強(qiáng)度E 就越大,導(dǎo)致此處的介質(zhì)層更容易擊穿。

  為了避免顆粒等污染帶來(lái)的介質(zhì)層擊穿對(duì)器件的日后長(zhǎng)期使用帶來(lái)毀滅性的破壞,采用較低的工作電壓對(duì)器件進(jìn)行預(yù)老化是十分必要的。

實(shí)驗(yàn)一、N2下老化

  傳統(tǒng)的老化實(shí)驗(yàn)選用N2封裝氣氛下老化。選用自行制作的ZnS:Mn 為發(fā)光層的黃光無(wú)機(jī)電致發(fā)光顯示器,尺寸為96mm*72mm,為120 行,480 列。列方向的電極為底電極ITO,行方向的電極為上電極鋁。上電極鋁用電子束蒸鍍,厚度為150納米。介于無(wú)機(jī)EL 黃光器件發(fā)光層易受潮的特點(diǎn),所以器件完成后,一般都要將器件薄膜層封裝起來(lái),并充入N2,以此來(lái)延長(zhǎng)器件的壽命。所以器件制作完成后,直接在手套箱內(nèi)在干燥的氮?dú)庵蟹庋b。然后加脈沖電壓老化,脈沖寬度為10 微秒,頻率為200 赫茲,電壓為210V,老化半小時(shí)后,將脈沖寬度為10微秒上升到30微秒,再老化24小時(shí)。老化完畢后,近1/4的行和列出現(xiàn)斷線,圖3 顯示的是老化后顯微鏡下擴(kuò)展型打火后出現(xiàn)斷線的照片。