基于软刻印技术的微透镜阵列制作

论文摘要

有机电致发光从最初进行的研究直到今天,在许多方面都有了很大的突破,但目前仍存在着一些困难,例如器件的寿命就是比较关键的问题。如果器件具有较高的发光效率,便可在出射光子数相同的情况下,减少电子数的注入,从而降低了器件的焦耳热,提高了器件的寿命,所以提高OLED的量子效率是解决器件寿命问题的关键所在。利用微透镜提高器件的外量子效率可以取得明显的效果。第一章介绍了有机电致发光器件的优点,器件的几种结构,发光的机理,以及评价有机电致发光器件的一些主要参数。阐述了OLED是一种很有前途的显示技术,以及存在的一些困难。第二章介绍了折射型和衍射型微透镜,尤其介绍了折射型微透镜的制作方法和图形转移技术,阐述了利用微接触法制作微透镜的优势。第三章首先从理论上计算了OLED器件的外量子效率,然后介绍了光学软件Tracepro的优点和工作原理,利用Tracepro对OLED及其微透镜进行光学仿真方面进行了探索,并对微透镜相关参数进行了优化。第四章研究了OLED器件的折射型微透镜制作工艺,介绍了采用高分子聚合物材料Poly(dimethylsiloxan)制作微透镜阵列的优劣和详细的制作工艺参数等,脱膜是本实验中最关键的一步,主要是由于高分子聚合物PDMS对玻璃有很强的黏附性,固化成膜之后就和玻璃基板粘在一起,很难剥离。所以在实验中保持对固化过程的密切注意,等到PDMS固化成形但尚未完全固化时进行剥离,然后继续烘烤,使其完全固化得到微透镜阵列。利用湿法刻蚀玻璃作为模版,采用PDMS作为材料制作了直径200微米的柱微透镜阵列,但玻璃模版是由湿法刻蚀所得,在精度和微透镜尺寸上都有一定的局限性。然后利用不足显影法得到的光刻胶作为模版,将微透镜尺寸从200微米缩小到50微米,而且可以通过改变光刻胶的厚度和显影时间来改变微透镜的形状,得到了圆台形微透镜阵列,通过测试可得外量子效率增强10%。在论文的最后提出了进一步研究的方向和改进措施,同时就其发展前景进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机电致发光器件的发展与现状
• 1.1.1 OLED 在显示中的应用
• 1.1.2 OLED 在照明中的应用
• 1.2 有机电致发光器件
• 1.2.1 有机EL 的机理
• 1.2.2 有机EL 器件的结构
• 1.3 有机EL 性能的主要参数
• 1.3.1 发射光谱
• 1.3.2 发光强度
• 1.3.3 发光效率
• 1.3.4 发光色度
• 1.3.5 发光寿命
• 1.3.6 电流密度与电压关系
• 1.3.7 亮度与电压关系
• 1.4 OLED 需解决的主要技术问题
• 1.4.1 显示质量
• 1.4.2 寿命问题
• 1.4.3 发光效率
• 第二章 微透镜
• 2.1 微光学和微光学元件
• 2.2 衍射型微透镜与衍射型微透镜阵列
• 2.3 折射型微透镜与微透镜阵列
• 2.3.1 传统折射型微透镜阵列
• 2.3.2 微透镜阵列制作方法
• 2.4 图形转移技术
• 2.4.1 电铸制模与注模复制
• 2.4.2 溶胶凝胶
• 2.4.3 微接触印刷法
• 第三章 理论基础
• 3.1 器件的发光效率
• 3.2 TRACEPRO
• 3.2.1 用户界面
• 3.2.2 TRACEPRO 的工作原理
• 3.2.3 蒙特卡罗法
• 3.3 OLED 器件仿真
• 3.3.1 器件的外量子效率计算
• 3.3.2 OLED 器件建模
• 3.3.3 利用Tracepro 进行微透镜的设计
• 第四章 微透镜阵列制作工艺
• 4.1 PDMS 介绍
• 4.1.1 PDMS 的优点
• 4.1.2 表面化学特征
• 4.1.3 PDMS 的应用
• 4.1.4 PDMS 材料的不足之处
• 4.2 以玻璃为模版制作PDMS 微透镜阵列
• 4.2.1 准备玻璃基板
• 4.2.2 涂胶、前烘
• 4.2.3 曝光
• 4.2.4 显影、坚膜
• 4.2.5 刻蚀
• 4.2.6 固化、脱膜
• 4.3 以光刻胶为模版制作PDMS 微透镜阵列
• 4.3.1 准备玻璃基板
• 4.3.2 涂胶、前烘
• 4.3.3 曝光
• 4.3.4 显影
• 4.3.5 坚膜
• 4.3.6 固化、脱膜
• 4.4 微透镜的测试
• 第五章 结束语
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果