薄膜晶體管有機發光二極管（TFT OLED）顯示技術原理與應用

目 錄
第1章 化學鍵及其理論基礎 1
1.1 有機化學發展史 1
1.2 化學鍵 4
1.2.1 分子間作用力 4
1.2.2 離子鍵 5
1.2.3 金屬鍵 9
1.2.4 共價鍵 11
1.3 化學鍵理論 15
1.3.1 化學鍵理論發展概述 15
1.3.2 價鍵理論 16
1.3.3 雜化軌道理論 18
1.3.4 分子軌道理論 22
1.3.5 前線分子軌道理論 30
第2章 有機半導體電子學基礎 33
2.1 有機半導體特點 33
2.2 波函數 36
2.2.1 單電子波函數 36
2.2.2 孤立分子波函數 37
2.2.3 單重態與三重態 38
2.3 有機半導體導電機制 39
2.3.1 n型和p型有機半導體 39
2.3.2 載流子傳輸機制假設 42
2.3.3 窄帶寬理論模型 42
2.3.4 極化子跳躍模型 43
2.4 激子的產生與分類 44
2.4.1 激子的產生 44
2.4.2 激子的分類 44
2.5 熒光發射與磷光發射 45
2.5.1 發射機制 45
2.5.2 熱激活延遲熒光發射 47
2.5.3 敏化熒光發射 48
2.5.4 自旋-軌道耦合 50
2.5.5 自旋-晶格弛豫 51
2.6 激子能量轉移 52
2.6.1 激子衰變路徑 52
2.6.2 能量轉移類型 52
2.6.3 激子湮滅 54
第3章 OLED顯示器件基礎 56
3.1 顯示器件發展簡史 56
3.2 器件基礎 59
3.2.1 器件基本結構 59
3.2.2 光發射基本過程 60
3.2.3 器件結構分類 63
3.2.4 器件能級圖 67
3.3 發光效率 71
3.3.1 發光效率表示方法 71
3.3.2 量子效率 71
3.3.3 外量子效率計算 73
3.4 器件工藝 76
3.4.1 蒸鍍工藝 76
3.4.2 噴墨打印工藝 79
3.5 器件封裝 80
3.6 柔性顯示器件 81
第4章 OLED器件材料與特點 84
4.1 陽極與空穴註入層 84
4.1.1 陽極材料與特點 84
4.1.2 電荷註入層的意義 87
4.1.3 空穴註入層材料與特點 89
4.2 陰極及電子註入層 93
4.2.1 陰極材料與特點 93
4.2.2 電子註入層材料與特點 94
4.3 空穴傳輸層 95
4.3.1 空穴傳輸層簡介 95
4.3.2 空穴傳輸層材料與特點 96
4.4 電子傳輸層 99
4.4.1 電子傳輸層材料與特點 99
4.4.2 高效電子傳輸層材料開發 102
4.5 發光層 105
4.5.1 前言 105
4.5.2 主體材料分子設計 106
4.6 阻擋層 110
4.7 電導率摻雜 111
4.7.1 摻雜定義 111
4.7.2 摻雜的作用 112
4.7.3 摻雜導電機理 113
4.7.4 摻雜類型 115
第5章 高效磷光發射體材料與性能 118
5.1 前言 118
5.2 磷光發射體與主體材料特點 119
5.3 銥(Ⅲ)金屬配合物合成與配體場分裂 120
5.3.1 合成過程 120
5.3.2 配體場分裂 124
5.4 磷光發射的激子動力學過程 126
5.4.1 磷光OLED器件能級圖 126
5.4.2 激子形成與發射的動力學模型 128
5.5 銥(Ⅲ)金屬配合物的光物理特性 133
5.5.1 銥(Ⅲ)金屬配合物的可調發射特性 133
5.5.2 高效紅色磷光銥(Ⅲ)金屬配合物 135
5.5.3 高效藍色磷光銥(Ⅲ)金屬配合物 137
5.6 高效磷光Pt(Ⅱ)金屬配合物 140
5.6.1 Pt(Ⅱ)金屬配合物的發射特性 140
5.6.2 多齒Pt(Ⅱ)金屬配合物 142
5.7 高效磷光Cu(Ⅰ)金屬配合物 146
5.8 器件中的激子阻擋層 147
5.9 敏化技術 150
第6章 OLED器件性能退化機理 156
6.1 器件壽命評價方法與影響因素 156
6.2 器件性能退化機理 157
6.2.1 光衰減的物理因素 158
6.2.2 光衰減的化學因素 159
第7章 OLED器件光學設計基礎 161
7.1 光度學基本概念 161
7.1.1 光通量 161
7.1.2 發光強度 162
7.1.3 照度 163
7.1.4 亮度 163
7.1.5 朗伯余弦定律 164
7.2 微腔效應及其應用 166
7.2.1 定義 166
7.2.2 微腔效應的光學基礎 167
7.2.3 微腔內光的傳播模式 170
7.2.4 微腔的幾何光學模型與半空間偶極子模型 173
7.2.5 微腔對光譜強度和視角的影響 176
7.2.6 器件光取出效率提升 180
7.3 像素開口率設計 189
7.3.1 開口率設計原則 189
7.3.2 電流效率和功率效率 190
7.3.3 器件的L-V與J-V曲線 191
7.3.4 設計流程 192
第8章 LTPS與TFT器件 196
8.1 LTPS的制備 196
8.1.1 LTPS的制備方法概述 196
8.1.2 準分子激光退火結晶 198
8.1.3 綠光激光退火結晶 203
8.2 LTPS的物理特性 207
8.2.1 晶格結構 208
8.2.2 能帶結構 209
8.3 LTPS TFT器件的制備 212
8.3.1 器件結構與工藝制程 212
8.3.2 脫氫工藝 216
8.3.3 離子註入與活化工藝 219
8.3.4 氫化工藝 225
8.4 LTPS TFT器件的特性 226
8.4.1 體傳導模型 227
8.4.2 關態電流 229
8.4.3 短溝道效應 235
8.4.4 熱載流子效應與LDD結構 237
8.4.5 自熱效應 242
8.4.6 偏應力不穩定性 244
第9章 IGZO與TFT器件 251
9.1 氧化物半導體發展概述 251
9.1.1 半導體材料 251
9.1.2 n型與p型氧化物半導體 253
9.1.3 二元氧化物半導體 257
9.1.4 多元氧化物半導體 261
9.2 IGZO的晶格結構 261
9.2.1 單晶結構 261
9.2.2 CAAC結構 265
9.2.3 非晶結構 267
9.3 IGZO的能帶結構 269
9.3.1 能帶結構概述 269
9.3.2 晶體IGZO的能帶結構 270
9.3.3 非晶IGZO的能帶結構 273
9.4 a-IGZO的導電機理 275
9.4.1 導電機理概述 275
9.4.2 金屬原子的影響 278
9.4.3 氧空位的影響 282
9.4.4 氫的影響 284
9.5 a-IGZO TFT器件的結構與器件特性 287
9.5.1 基本結構 287
9.5.2 工藝制程 289
9.5.3 器件特性 293
9.6 膜層對a-IGZO TFT器件性能的影響 296
9.6.1 柵極絕緣層 296
9.6.2 有源層 301
9.6.3 源漏電極 312
9.6.4 鈍化層 315
9.7 a-IGZO TFT器件的電學穩定性 318
9.7.1 正偏壓溫度應力 318
9.7.2 負偏壓溫度光照應力 322
9.7.3 高電流應力 324
9.7.4 交流應力 329
第10章 AMOLED顯示的背板驅動技術 332
10.1 AMOLED顯示驅動原理概述 332
10.2 像素驅動電路 334
10.2.1 2T1C像素驅動電路 334
10.2.2 3T1C像素驅動電路 336
10.2.3 4T1C像素驅動電路 338
10.2.4 6T1C像素驅動電路 339
10.2.5 7T1C像素驅動電路 342
10.2.6 5T2C像素驅動電路 344
10.3 GOA驅動電路 348
10.3.1 移位寄存器工作原理 348
10.3.2 GOA驅動電路概述 350
10.3.3 GOA行掃描驅動電路 352
10.3.4 GOA EM發射電路 355
10.3.5 GOA PWM調制技術 359
10.4 大尺寸AMOLED GOA驅動電路 361
10.4.1 概述 361
10.4.2 氧化物GOA驅動電路工作原理 362
10.4.3 氧化物GOA驅動補償電路 368
附錄A 具有芳香性的典型雜環分子結構 379
參考文獻 380