- oled_oled簡介_oled技術(shù)與應(yīng)用
2.? 有機(jī)發(fā)光材料的選用
有機(jī)材料的特性深深地影響元件之光電特性表現(xiàn)。在陽極材料的選擇上,材料本身必需是具高功函數(shù)(High? work? function )與可透光性 ,所以具有4.5eV-5.3eV 的高功函數(shù)、性質(zhì)穩(wěn)定且透光的 ITO 透明導(dǎo)電膜,便被廣泛應(yīng)用于 陽極。在陰極部分,為了增加元件的發(fā)光效率,電子與電洞的注入通常需要低功 函數(shù)(Low work function)的 Ag、Al、Ca、In、Li 與 Mg 等金屬,或低功函數(shù) 的復(fù)合金屬來制作陰極(例如:Mg-Ag 鎂銀)。
適合傳遞電子的有機(jī)材料不一定適合傳遞電洞,所以有機(jī)發(fā)光二極體的電子傳輸層和電洞傳輸層必須選用不同的有機(jī)材料。目前最常被用來制作電子傳輸層的材料必須制膜安定性高、熱穩(wěn)定且電子傳輸性佳,一般通常采用螢光染料化合物。如 Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT 等。而電洞傳輸層的材料屬于一種芳香胺螢光化合物,如 TPD、TDATA 等有機(jī)材料.
有機(jī)發(fā)光層的材料須具備固態(tài)下有較強螢光、載子傳輸性能好、熱穩(wěn)定性和 化學(xué)穩(wěn)定性佳、量子效率高且能夠真空蒸鍍的特性,一般有機(jī)發(fā)光層的材料使用 通常與電子傳輸層或電洞傳輸層所采用的材料相同,例如 Alq 被廣泛用于綠光, Balq 和 DPVBi 則被廣泛應(yīng)用于藍(lán)光。
一般而言,OLED 可按發(fā)光材料分為兩種:小分子 OLED 和高分子 OLED(也可稱為 PLED)。小分子 OLED 和高分子 OLED 的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同:小分子器件主要采用真空熱蒸發(fā)工藝,高分子器件則采用旋轉(zhuǎn)涂覆或噴涂印刷工藝。小分子材料廠商主要有:Eastman、Kodak、出光興產(chǎn)、東洋 INK 制造、三菱化學(xué)等;高分子材料廠商主要有:CDT、Covin、Dow Chemical、住友化學(xué)等。目 前國際上與 OLED 有關(guān)的專利已經(jīng)超過 1400 份,其中最基本的專利有三項。小分 子 OLED 的基本專利由美國 Kodak 公司擁有,高分子 OLED 的專利由英國的 CDT (Cambridge DisPlay Technology)和美國的 Uniax 公司擁有。
3.? OLED 關(guān)鍵工藝
一、氧化銦錫(ITO)基板前處理
(1) ITO 表面平整度:ITO 目前已廣泛應(yīng)用在商業(yè)化的顯示器面板制造,其具有高透射率、低電阻率及高功函數(shù)等優(yōu)點。一般而言,利用射頻濺鍍法(RF? sputtering)所制造的 ITO,易受工藝控制因素不良而導(dǎo)致表面不平整,進(jìn)而產(chǎn)生表面的尖端物質(zhì)或突起物。另外高溫鍛燒及再結(jié)晶的過程亦會產(chǎn)生表面約 10~30nm 的突起層。這些不平整層的細(xì)粒之間所形成的路徑會提供空穴直接射向陰極的機(jī)會,而這些錯綜復(fù)雜的路徑會使漏電流增加。一般有三個方法可以解決這表面層的影響:一是增加空穴注入層及空穴傳輸層的厚度以降低漏電流,此方法多用于 PLED 及空穴層較厚的OLED(~200nm)。二是將 ITO 玻璃再處理,使表面光滑。三是使用其它鍍膜 方法使表面平整度更好。
(2) ITO 功函數(shù)的增加:當(dāng)空穴由 ITO 注入 HIL 時,過大的位能差會產(chǎn) 生蕭基能障,使得空穴不易注入,因此如何降低 ITO? /? HIL 接口的位能差 則成為 ITO 前處理的重點 。一般我們使用 O2-Plasma 方式增加 ITO 中氧原子 的飽和度,以達(dá)到增加功函數(shù)之目的。ITO 經(jīng) O2-Plasma 處理后功函數(shù)可由 原先之 4.8eV 提升至 5.2eV,與 HIL 的功函數(shù)已非常接近。
加入輔助電極 ,由于 OLED 為電流驅(qū)動組件,當(dāng)外部線路過長或過細(xì)時,于外部電路將會造成嚴(yán)重之電壓梯度,使真正落于 OLED 組件之電壓下降 ,導(dǎo)致面板發(fā)光強度減少。由于 ITO 電阻過大(10? ohm? /? square),易造成不必要之外部功率消耗,增加一輔助電極以降低電壓梯度成了增加發(fā)光效率、減少驅(qū)動電壓的快捷方式。鉻(Cr:Chromium)金屬是最常被用作輔助電極的材料,它具有對環(huán)境因子穩(wěn)定性佳及對蝕刻液有較大的選擇性等優(yōu)點。然而它的電阻值在膜層為 100nm 時為 2? ohm? /? square,在某些應(yīng)用時仍屬過大,因此在相同厚度時擁有較低電阻值的鋁(Al:Aluminum)金屬(0.2 ohm / square)則成為輔助電極另一較佳選擇。但是,鋁金屬的高活性也使其有 信賴性方面之問題因此,多疊層之輔助金屬則被提出 ,如:Cr? /? Al? /? Cr 或 Mo? /? Al? /? Mo,然而此類工藝增加復(fù)雜度及成本,故輔助電極材料的選 擇成為 OLED 工藝中的重點之一 。
二、陰極工藝
在高解析的 OLED 面板中,將細(xì)微的陰極與陰極之間隔離,一般所用的 方法為蘑菇構(gòu)型法 (Mushroom? structure? approach),此工藝類似印刷技術(shù) 的負(fù)光阻顯影技術(shù) 。在負(fù)光阻顯影過程中,許多工藝上的變異因子會影響 陰極的品質(zhì)及良率 。例如,體電阻、介電常數(shù)、高分辨率、高 Tg、低臨界 維度(CD)的損失以及與 ITO 或其它有機(jī)層適當(dāng)?shù)酿ぶ涌诘取?br />
三、封裝
⑴? 吸水材料:一般 OLED 的生命周期易受周圍水氣與氧氣所影響而降 低。水氣來源主要分為兩種:一是經(jīng)由外在環(huán)境滲透進(jìn)入組件內(nèi),另一種 是在 OLED 工藝中被每一層物質(zhì)所吸收的水氣。為了減少水氣進(jìn)入組件或排 除由工藝中所吸附的水氣,一般最常使用的物質(zhì)為吸水材(Desiccant)。 Desiccant 可以利用化學(xué)吸附或物理吸附的方式捕捉自由移動的水分子,以 達(dá)到去除組件內(nèi)水氣的目的。
⑵? 工藝及設(shè)備開發(fā) :為了將 Desiccant 置于蓋板及順利將蓋板與基板 黏合,需在真空環(huán)境或?qū)⑶惑w充入不活潑氣體下進(jìn)行 ,例如氮氣。值得注 意的是,如何讓蓋板與基板這兩部分工藝銜接更有效率、減少封裝工藝成 本以及減少封裝時間以達(dá)最佳量產(chǎn)速率,已儼然成為封裝工藝及設(shè)備技術(shù) 發(fā)展的 3 大主要目標(biāo)。
4.? OLED 的彩色化技術(shù)
顯示器全彩色是檢驗顯示器是否在市場上具有競爭力的重要標(biāo)志,因此許多全彩色化技術(shù)也應(yīng)用到了 OLED 顯示器上,按面板的類型通常有下面三種:RGB 像素獨立發(fā)光,光色轉(zhuǎn)換(Color Conversion)和彩色濾光膜 (Color Filter)。
一、RGB 象素獨立發(fā)光
利用發(fā)光材料獨立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的 金屬蔭罩與 CCD 象素對位技術(shù),首先制備紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光中心 ,然 后調(diào)節(jié)三種顏色組合的混色比,產(chǎn)生真彩色 ,使三色 OLED 元件獨立發(fā)光構(gòu) 成一個象素。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于提高發(fā)光材料的色純度和發(fā)光效率,同 時金屬蔭罩刻蝕技術(shù)也至關(guān)重要。
目前,有機(jī)小分子發(fā)光材料 AlQ3 是很好的綠光發(fā)光小分子材料,它的 綠光色純度,發(fā)光效率和穩(wěn)定性都很好。但 OLED 最好的紅光發(fā)光小分子材 料的發(fā)光效率只有 31mW,壽命 1 萬小時,藍(lán)色發(fā)光小分子材料的發(fā)展也是 很慢和很困難的。有機(jī)小分子發(fā)光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍(lán)色材 料的純度、效率與壽命。但人們通過給主體發(fā)光材料摻雜,已得到了色純 度、發(fā)光效率和穩(wěn)定性都比較好的藍(lán)光和紅光。
高分子發(fā)光材料的優(yōu)點是可以通過化學(xué)修飾調(diào)節(jié)其發(fā)光波長,現(xiàn)已得 到了從藍(lán)到綠到紅的覆蓋整個可見光范圍的各種顏色 ,但其壽命只有小分 子發(fā)光材料的十分之一,所以對高分子聚合物,發(fā)光材料的發(fā)光效率和壽 命都有待提高。不斷地開發(fā)出性能優(yōu)良的發(fā)光材料應(yīng)該是材料開發(fā)工作者 的一項艱巨而長期的課題。
隨著 OLED 顯示器的彩色化、高分辨率和大面積化,金屬蔭罩刻蝕技術(shù) 直接影響著顯示板畫面的質(zhì)量,所以對金屬蔭罩圖形尺寸精度及定位精度 提出了更加苛刻的要求。
二、光色轉(zhuǎn)換
光色轉(zhuǎn)換是以藍(lán)光 OLED 結(jié)合光色轉(zhuǎn)換膜陣列,首先制備發(fā)藍(lán)光 OLED的器件,然后利用其藍(lán)光激發(fā)光色轉(zhuǎn)換材料得到紅光和綠光,從而獲得全彩色。該項技術(shù)的關(guān)鍵在于提高光色轉(zhuǎn)換材料的色純度及效率。這種技術(shù)不需要金屬蔭罩對位技術(shù),只需蒸鍍藍(lán)光 OLED 元件 ,是未來大尺寸全彩色OLED 顯示器極具潛力的全彩色化技術(shù)之一。但它的缺點是光色轉(zhuǎn)換材料容易吸收環(huán)境中的藍(lán)光,造成圖像對比度下降,同時光導(dǎo)也會造成畫面質(zhì)量降低的問題。目前掌握此技術(shù)的日本出光興產(chǎn)公司已生產(chǎn)出 10 英寸的 OLED顯示器。
三、彩色濾光膜
此種技術(shù)是利用白光 OLED 結(jié)合彩色濾光膜,首先制備發(fā)白光 OLED 的 器件,然后通過彩色濾光膜得到三基色,再組合三基色實現(xiàn)彩色顯示。該 項技術(shù)的關(guān)鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過程不需要金屬 蔭罩對位技術(shù),可采用成熟的液晶顯示器 LCD 的彩色濾光膜制作技術(shù)。所 以是未來大尺寸全彩色 OLED 顯示器具有潛力的全彩色化技術(shù)之一,但采用 此技術(shù)使透過彩色濾光膜所造成光損失高達(dá)三分之二 。目前日本 TDK 公司 和美國 Kodak 公司采用這種方法制作 OLED 顯示器。
RGB 像素獨立發(fā)光,光色轉(zhuǎn)換和彩色濾光膜三種制造 OLED 顯示器全彩 色化技術(shù),各有優(yōu)缺點。可根據(jù)工藝結(jié)構(gòu)及有機(jī)材料決定。
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( 發(fā)表人:胡哥 )