OLED技術

有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，簡稱“OLED”）屬載流子雙注入型發光器件，其發光機理為 ：在外界電場的驅動下，電子和空穴分別由陰極和陽極注入到有機電子傳輸層和空穴傳輸層，並在有機發光層中複合生成激子，激子輻射躍遷回到基態併發光，光從透明陽極和襯底發出。

1.oled設備的電池或電源會在oled兩端施加一個電壓。2.電流從陰極流向陽極，並經過有機層（電流指電子的流動）。a陰極向有機分子發射層輸出電子。b陽極吸收從有機分子傳導層傳來的電子。（這可以視為陽極向傳導層輸出空穴，兩者效果相等）3.在發射層和傳導層的交界處，電子會與空穴結合。a.電子遇到空穴時，會填充空穴（它會落入缺失電子的原子中的某個能級）。b.這一過程發生時，電子會以光子的形式釋放能量。4.oled發光。5.光的顏色取決於發射層有機物分子的類型。生產商會在同一片oled上放置幾種有機薄膜，這樣就能構成彩色顯示器。6.光的亮度或強度取決於施加電流的大小。電流越大，光的亮度就越高。

1、oled的製備工藝目前在中國大陸，oled顯示器件的製備還處於實驗室階段，但已到達了中試的邊緣，因此我們將主要討論實驗室的oled製備工藝。不管是實驗室、中試，還是量產，oled器件的製備過程基本一致，主要區別在於器件的真空蒸鍍設備上。實驗室一般選用手動的真空蒸鍍設備進行單片樣品蒸鍍，以便於製作種類不同的實驗樣品；中試線一般採用半自動的真空蒸鍍設備進行連續的多片樣品蒸鍍，以便於小批量產品的切換；量產線一般採用全自動的真空蒸鍍設備進行流水樣品蒸鍍(或採用線蒸鍍技術與工藝)，以便於提高良品率、降低產品成本。據悉，也有的機構正在研究嘗試在量產線上用旋塗技術工藝進行生產oled產品。oled顯示器件的製備工藝包括：ito玻璃清洗→光刻→再清洗→前處理→真空蒸鍍有機層→真空蒸鍍背電極→真空蒸鍍保護層→封裝→切割→測試→模塊組裝→產品檢驗及老化實驗等十幾道工序，其幾個關鍵工序的工藝如下。(1)ito玻璃的洗凈及表面處理ito作為陽極其表面狀態直接影響空穴的注入和與有機薄膜層間的界面電子狀態及有機材料的成膜性。如果ito表面不清潔，其表面自由能變小，從而導致蒸鍍在上面的空穴傳輸材料發生凝聚、成膜不均勻。ito表面的處理過程為：洗潔精清洗→乙醇清洗→丙酮清洗→純水清洗，均用超聲波清洗機進行清洗，每次洗滌採用清洗5分鐘，停止5分鐘，分別重複3次的方法。然後再用紅外烘箱烘乾待用。對洗凈后的ito玻璃還需進行表面活化處理，以增加ito表面層的含氧量，提高ito表面的功函數。也可以用比例為水：雙氧水：氨水=5:1:1混合的過氧化氫溶液處理ito表面，使ito表面過剩的錫含量減少而氧的比例增加，以提高ito表面的功函數來增加空穴注入的幾率，可使oled器件亮度提高一個數量級。ito玻璃在使用前還應經過“紫外線－臭氧”或“等離子”表面處理，主要目的是去除ito表面殘留的有機物、促使ito表面氧化、增加ito表面的功函數、提高ito表面的平整度。未經處理的ito表面功函數約為4.6ev，經過紫外線－臭氧或等離子表面處理后的ito表面的功函數為5.0ev以上，發光效率及工作壽命都會得到提高。對ito玻璃表面進行處理一定要在乾燥的真空環境中進行，處理過的ito玻璃不能在空氣中放置太久，否則ito表面就會失去活性。(2)ito的光刻處理工藝(3)有機薄膜的真空蒸鍍工藝oled器件需要在高真空腔室中蒸鍍多層有機薄膜，薄膜的質量關係到器件質量和壽命。在高真空腔室中設有多個放置有機材料的蒸發舟，加熱蒸發舟蒸鍍有機材料，並利用石英晶體振蕩器來控制膜厚。ito玻璃基板放置在可加熱的旋轉樣品托架上，其下面放置的金屬掩膜板控制蒸鍍圖案。在我們的真空蒸鍍設備上進行蒸鍍實驗，實驗結果表明，有機材料的蒸發溫度一般在170℃～400℃之間、ito樣品基底溫度在100℃～150℃、蒸發速度在1晶振點～10晶振點/秒(即約0.1nm～1nm/s)、蒸發腔的真空度在5×10-4pa～3×10-4pa時蒸鍍的效果較佳。但是，有機材料的蒸鍍目前還存在材料有效使用率低(〈10%)、摻雜物的濃度難以精確控制、蒸鍍速率不穩定、真空腔容易污染等等不足之處，從而導致樣片基板的鍍膜均勻度達不到器件要求。(4)金屬電極的真空蒸鍍工藝金屬電極仍要在真空腔中進行蒸鍍。金屬電極通常使用低功函數的活潑金屬，因此在有機材料薄膜蒸鍍完成後進行蒸鍍。常用的金屬電極有mg/ag、mg:ag/ag、li/al、lif/al等。用於金屬電極蒸鍍的舟通常採用鉬、鉭和鎢等材料製作，以便用於不同的金屬電極蒸鍍(主要是防止舟金屬與蒸鍍金屬起化學反應)。金屬電極材料的蒸發一般用加熱電流來表示，在我們的真空蒸鍍設備上進行蒸鍍實驗，實驗結果表明，金屬電極材料的蒸發加熱電流一般在70a～100a之間(個別金屬要超過100a)、ito樣品基底溫度在80℃左右、蒸發速度在5晶振點～50晶振點/秒(即約0.5nm～5nm/s)、蒸發腔的真空度在7×10-4pa～5×10-4pa時蒸鍍的效果較佳。(5)器件封裝工藝oled器件的有機薄膜及金屬薄膜遇水和空氣後會立即氧化，使器件性能迅速下降，因此在封裝前決不能與空氣和水接觸。因此，oled的封裝工藝一定要在無水無氧的、通有惰性氣體(如氬氣)的手套箱中進行。封裝材料包括粘合劑和覆蓋材料。粘合劑使用紫外固化環氧固化劑，覆蓋材料則採用玻璃封蓋，在封蓋內加裝乾燥劑來吸附殘留的水分。

有機電致發光(organicelectroluminescentlight)簡稱為oel。它有兩個技術分支，一個是分子量在500～2000之間的小分子有機發光二極體(organiclightemittingdiode)簡稱為oled或sm-oled；另一個是分子量在10000～100000之間的高分子(又稱聚合物)有機發光二極體(polymerlight-emittingdiode)簡稱為pled或p-oled。oel顯示器件具有的主動發光、發光效率較高、功耗低、輕、雹無視角限制等優點，被業內人士認為是最有可能在未來的顯示器件市場上佔據霸主地位的新一代顯示器件。作為一項嶄新的顯示技術，oled免不了還存在很多不足，其材料、器件壽命、良品率等還有待於進一步研究、提高，應用領域也有待於進一步擴大，這就為今後的科研探索提供了很大的研究空間。oled技術在過去的十多年裡發展迅猛，取得了巨大的成就。由於全球越來越多的顯示器廠家紛紛投入研發，大大的推動了oled的產業化進程，使得oled產業的成長速度驚人，目前已經到達了大規模量產的前夜。業內有關人士預言，2007年也許會成為oled大規模量產的元年。從2000年到2005年oled面板出貨量年均增長速度超過了175%，未來隨著oled產品逐漸向有源全彩和大尺寸的方向發展，oled產業還將保持高速的增長勢頭。oled產品已經逐漸被下游廠商所認可，需求量也明顯增大。目前oled主要應用領域包括通訊產品(手機副屏)、消費類電子產品(mp3)、車載和儀器儀錶等領域。與oled技術相比，pled技術發展稍有滯后，主要是因為介入的廠商有限、技術相對不太成熟、原材料合成難度大、設備生產廠商少等原因。儘管如此，其發展速度也十分迅速，目前市場上已經可以見到配有較低檔次pled的產品。據displaysearch預測，到2008年pled市場份額將快速上升到oel市場的40%。

為了實現彩色 oled，可以在幾個方面著手。最初採用的 alq3 發出的是綠光。而採用不同的有機發光聚合物可以發出不同顏色的光。還有一種方法是采 用摻雜熒光材料以得到各種不同的顏色。而熒光材料還可以改善器件的發光效率，使譜線變窄。有了不同顏色的發光二極體以後，下一個問題就是怎麼組成一個紅綠 藍的像素。最近美國普林斯頓大學的研究小組開發出一種圖形控制擴散法，可以將紅綠藍三色的 oled 集成在同一基底上。概括來說，材料和工藝的多樣性讓 oled 有多種途徑可以實現彩色顯示。最典型的有如下六種方式：①不同材料發出紅、綠、藍三色，像 crt顯示一樣，由三色像素拼接成一個彩色像素（如圖五所示）,因為可以和 lcd 的某些製造工藝兼容，這是目前最常用的方法。②採用發出白光的材料，像 lcd 顯示一樣，通過三色濾色片形成彩色像素；這種方法可以在發光器上塗上多層染料，這樣它就會發出白光。用在 lcd 上類 似的彩色濾光片能夠製造出紅、綠、藍三像素，這些濾光片能放置在單獨的平板上，利用影印成像法，覆蓋在白色發射器陣列上。這是最簡單的生產彩色 oled顯 示器的辦法，但是因為只有三分之一的白光能通過彩色濾光器，因此這種方法會浪費一些光能。③採用特殊的材料，能夠在不同的驅動電壓下顯示不同的色彩；④使用發出藍色光線的材料，再激發熒光物質發出各種色彩的光線。利用熒光和變色裝置，或者用傳播介質來代替濾光片來獲得彩色的辦法更好一些。這時，藍光發射器就派上了用場，藍光通過變色介質（ccm）后變成綠光或者紅光。如果這種變色介質的轉換能力強的話，這種辦法對光線的利用率比使用濾光片更高。⑤激光共振方式；⑥將紅、綠、藍三色發光膜重疊起來，構成彩色像素。

隨著有機發光二極體（OLED）在顯示領域的廣泛應用,面向低成本、大面積的OLED器件製備技術不斷湧現。相較於傳統真空蒸鍍技術,印刷顯示技術具有工藝簡便、材料利用率高、可製備大面積柔性器件等優勢,被認為是下一代顯示器件主流製備技術之一。印刷OLED技術是一項綜合了材料、器件、工藝、設備等諸多方面的系統工程,是典型的學科交叉、領域合作的新興技術。發光材料是OLED顯示面板製造所用的核心材料,特別是在印刷製備工藝中,材料的發光效率、成膜性、穩定性等決定了最終產品的質量。回顧OLED顯示技術的發展趨勢,概括了OLED器件結構、工作原理等基礎理論,闡述了印刷製備工藝的特點及其存在的關鍵問題。重點綜述了印刷OLED顯示用發光材料的發光機理及研究進展,展望了印刷OLED顯示用發光材料存在的問題和未來發展方向。