主动矩阵有机发光二极管面板(以下简称AMOLED)显示器件的开发与研究涉及电路设计、光学器件设计及仿真、材料、低温多晶硅背板工艺、蒸镀工艺和模组工艺等各个方面,本文利用光学模拟软件Simoled研究了单色顶发射器件的结构和光学特性,并进行了样品制备以及测试分析。具体包括以下几个部分:第一部分主要介绍了AMOLED显示器件的市场发展状况、基本原理和性能表征,顶发光显示器件项目开发的背景、研究内容、目标以及本人的主要工作。第二部分重点介绍了顶发光器件光学设计的理论工具,包括光在介质中的传播特性、光学薄膜系统的特征计算以及三基色原理,推导了多层膜透射率和反射率的计算方法。第三部分首先介绍了顶发光器件的基本结构和微腔原理,并对其发光强度的公式进行了推导,同时介绍了Simoled光学模拟软件的功能及建模前的准备工作,包括:电极材料和有机材料的选择,器件基本结构选定。不同阴极折射率匹配层(Alq3)厚度对复合阴极多层膜透过率的影响,并比较了有无折射率匹配层绿色顶发光器件的光学特性,包括色坐标,发光光谱以及其在不同视角下变化。研究了不同微腔长度对绿色顶发光器件发光特性的影响,包括色坐标,发光光谱及其在不同视角下的变化,并确定了最优绿色顶发光器件结构为阳极(Ag/Mo O3,100nm/3nm),HTL(NPB,70nm),EML(Alq3,60nm),阴极(Li F/Al,1nm/1nm,Ag,25nm),折射率匹配层(Alq3,50nm)。第四部分,依照光学模拟的结果我们分别制备了器件A~E,介绍了器件制备的工艺流程及制备过程,通过对实际制备与模拟器件光学特性结果进行比较和分析,对Simoled模拟软件匹配性进行验证,也获得了宝贵的实验经验。其中,器件A和器件B差异为是否在半透明阴极表面蒸镀50nm厚度的折射率匹配层Alq3,器件C和D分别为对应的不同NPB厚度(30nm,110nm)的顶发光器件,器件E为绿色底发光器件。通过测试获得如下结果:器件A和器件B在0度视角下主发光峰的位置分别为512nm和530nm,色坐标分别为(0.2,0.73)和(0.18,0.7),随着视角从0度到60度变化,整个发光峰往短波方向偏移,分别偏移了24nm和8nm,色坐标CIE_x,CIE_y分别偏移了(0.06,0.1),(0.01,0.05)。对比器件B,C,D,随着微腔长度增加,发光峰往长波方向移动,同时随着视角的增大,发光峰往短波方向移动。对比器件B和D,顶发光器件相比较底发光器件发光光谱半波宽收窄,色纯度更好。最优器件B满足我们的设计目标:CIE_x,CIE_y:0.16±0.06,0.2±0.06,0~60度视角下色偏:ΔCIE_x,CIE_y,<0.08,主峰波长偏移<10nm。实际制备的最优器件B光学特性与我们采用Simoled软件模拟的结果基本一致,0度视角下的发光峰位置相差为4nm,色坐标CIE_x,CIE_y相差为(0.01,0,04)。与光学软件模拟的结果趋势基本一致。最后,对本文绿色单色顶发光显示器件的开发工作进行总结,并对遇到的问题进行分析,提出了改善方案。同时,展望了红色、蓝色顶部发光器件和白光顶部发光器件的发展前景和存在的问题。