平板顯示技術(shù)有機(jī)發(fā)光二極管顯示模板

平板顯示技術(shù)有機(jī)發(fā)光二極管顯示模板第1頁/共89頁2第2頁/共89頁學(xué)科發(fā)展背景有機(jī)電子學(xué)(OrganicElectronics)：研究有機(jī)材料的電子過程與有機(jī)材料光電子特性的科學(xué)。有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED)有機(jī)晶體管有機(jī)太陽能電池其它有機(jī)電子元器件，如：有機(jī)激光器、有機(jī)存儲(chǔ)器、有機(jī)傳感器等3第3頁/共89頁OLED墻紙把OLED材料和墻紙結(jié)合在一起，讓壁紙擁有形狀多樣、光線艷麗的墻壁照明。僅需3到5伏的電壓就可以進(jìn)行照明，并且比一般的節(jié)能燈更加省電，不僅安全高效，還非常美觀。4第4頁/共89頁OLED圣誕樹美國通用電子（GE）的有機(jī)EL研究小組2008年宣布制作成功了使用有機(jī)EL照明的圣誕樹。該圣誕樹的底座周圍纏有寬15.2cm,長457.2cm的柔性照明用有機(jī)EL元件,采用卷對卷印刷技術(shù)制造5第5頁/共89頁2011年2月，三菱展示了一個(gè)彎曲的OLED顯示屏，其超寬分辨率達(dá)到1920×256，像素間距為3mm，垂直和水平可視角度均為80度，像素密度111,111個(gè)/m2，亮度為1,200cd/m2，可以在碼頭、機(jī)場或商場等高環(huán)境光下使用，未來數(shù)月內(nèi)即可進(jìn)入市場。6第6頁/共89頁清華大學(xué)于1996年開始從事有機(jī)EL的研究工作，幾年來，在材料制備、設(shè)備研制和器件開發(fā)上均取得了顯著進(jìn)展。

7第7頁/共89頁7.1概述在中小尺寸平板顯示領(lǐng)域中，LCD的壟斷地位正受到新的顯示技術(shù)——OLED（有機(jī)電致發(fā)光）顯示技術(shù)的挑戰(zhàn)有機(jī)電致發(fā)光是指在電場驅(qū)動(dòng)下，通過載流子的注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象目前TFT-LCD是平板顯示中的主流，PDP在大面積方面還可與LCD一爭下一代的平板顯示有可能就是OLED，更可能是TFT-OLED目前OLED還存在有一些缺陷，只有解決了目前OLED和TFT-OLED存在的一些缺陷才有可能成為現(xiàn)實(shí)。8第8頁/共89頁研究歷史早期：（二十世紀(jì)五十年代至八十年代中期）高電壓、低亮度、低效率（蒽單晶1963）；中期：（1987——1990）開創(chuàng)性工作。美國EastmanKodak公司的鄧青云和VanSlyke有機(jī)EL器件雛形形成。近期：（1990———）研究熱點(diǎn)。英國劍橋大學(xué)的Burroughs等人成功的用聚苯撐乙烯（PPV）的預(yù)聚體制成薄膜，制成了單層結(jié)構(gòu)的聚合物電致發(fā)光器件（藍(lán)綠光）。1997----OLED開始走出實(shí)驗(yàn)室9第9頁/共89頁?1987年，C.W.Tang等人制得了第一個(gè)有實(shí)用意義的有機(jī)電致發(fā)光器件（OLED）?1990年劍橋的Friend等報(bào)導(dǎo)了低電壓驅(qū)動(dòng)的PLED?1992年Heeger等發(fā)明了柔性高分子顯示器件?1997年Forrest等發(fā)現(xiàn)磷光電致發(fā)光現(xiàn)象1997年，日本Pioneer推出了世界第一個(gè)商品化的有機(jī)平板顯示產(chǎn)品(車載音響)1998年，CambridgeDisplayTechnology公司展示了第一個(gè)PLED單色顯示屏2000年摩托羅拉推出第一款OLED手機(jī)P87672005年，我國第一條OLED大規(guī)模生產(chǎn)線在江蘇昆山開始興建有機(jī)電致發(fā)光研究歷史10第10頁/共89頁有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)特點(diǎn)：

(1)是全固化器件，而CRT、PDP、FED均是真空器件，LCD也非全固態(tài)器件；(2)自發(fā)光，直流低電壓驅(qū)動(dòng)（10V以下）；(3)發(fā)光效率高，功耗低；(4)發(fā)光顏色豐富，易實(shí)現(xiàn)彩色顯示；(5)工藝簡單，成本低；(6)溫度特性優(yōu)異，發(fā)光性能不受溫度影響；(7)可實(shí)現(xiàn)軟屏顯示。11第11頁/共89頁LED與OLED的比較12第12頁/共89頁與LCD相比，OLED的優(yōu)勢：

(1)不存在視角問題；(2)厚度僅為LCD的1/3；(3)大批量生產(chǎn)時(shí)成本可與LCD相媲美；(4)OLED顯示屏能夠在低溫下顯示，而TFT－LCD液晶屏的響應(yīng)速度隨溫度發(fā)生變化，在低溫下，其響應(yīng)速度變慢。(5)OLED顯示屏的響應(yīng)時(shí)間和視角特性均超過了TFT－LCD液晶屏，響應(yīng)時(shí)間大約是幾微秒到幾十微秒，OLED顯示屏的快速響應(yīng)特性保證了其在顯示運(yùn)動(dòng)圖像的質(zhì)量要好于常規(guī)的TFT－LCD液晶屏。13第13頁/共89頁14第14頁/共89頁Seiko-Epson(精工愛普生)的一份圖表顯示，當(dāng)與LCD和PDP進(jìn)行比較時(shí)，除使用壽命外，OLED的其它性能參數(shù)都處于領(lǐng)先地位。如果研發(fā)人員能夠攻克最后這道難關(guān)，那么OLED將成為適用于便攜式產(chǎn)品和大屏幕電視的最佳顯示器。15第15頁/共89頁“佛山造”O(jiān)LED平板顯示器2009年5月20日，順德區(qū)舉行“彩虹(佛山)平板顯示有限公司OLED項(xiàng)目開工奠基儀式”，該項(xiàng)目是由彩虹集團(tuán)旗下的彩虹(佛山)平板顯示有限公司投資建設(shè)，預(yù)計(jì)投資5.08億元人民幣，建設(shè)工期16個(gè)月，建成后將形成年產(chǎn)1200萬片的生產(chǎn)規(guī)模。2010年12月，投資達(dá)94.6億元的彩虹二期OLED項(xiàng)目在佛山市順德區(qū)奠基，這是國內(nèi)首條4.5代AMOLED生產(chǎn)線，國外也只有三星擁有一條這樣的生產(chǎn)線?；九c國際OLED同步發(fā)展，建成后可年產(chǎn)AMOLED顯示屏4000多萬片。16第16頁/共89頁OLED國內(nèi)企業(yè)概況彩虹（佛山）平板顯示有限公司：2009-2010年，建一條被動(dòng)式PMOLED生產(chǎn)線；AMOLED創(chuàng)維與華南理工大學(xué)合資成立廣州新視界光電四川長虹，已建立PMOLED顯示屏及模組生產(chǎn)線，北京維信諾:5.5代OLED生產(chǎn)線2011年，信利在汕尾增加兩條2.5代OLED生產(chǎn)線，年產(chǎn)手機(jī)屏2000萬片。2014年信利惠州4.5代項(xiàng)目書：建設(shè)60KTFT+30K

4.5代AMOLED生產(chǎn)線1條，形成月加工730mm×920mm玻璃基板90K張的生產(chǎn)能力，年加工730×920mm2

TFT面板72萬片，年產(chǎn)4.3寸AMOLED面板2154萬片。估算總投資額達(dá)63.1億元人民幣AMOLED生產(chǎn)廠房：地上二層（局部三層）的鋼筋混凝土、鋼框架結(jié)構(gòu)廠房，占地面積30861m2，建筑面積61722m2。由LTPS制程、OLED鍍膜、模組工程等組成。東莞宏威，主攻OLED生產(chǎn)設(shè)備，開始做4.5代線裝備其他：京東方正在鄂爾多斯上馬5.5代AMOLED生產(chǎn)線；天馬在上海利用4.5代LCD生產(chǎn)線改造了一條OLED中試線，在廈門還有一條低溫多晶硅背板生產(chǎn)線，日后可支持OLED屏幕。17第17頁/共89頁國際市場競爭重要廠商：三星，LG，奇美，SONY目前全球OLED面板供應(yīng)中，三星占了90%以上的份額，處于絕對壟斷地位?？逻_(dá)破產(chǎn)后，三星趁機(jī)收購了柯達(dá)擁有的OLED核心專利。SMD與LGD已經(jīng)分別公布其8代線AMOLED投資計(jì)劃。三星和LG在2012年9月分別推出55和50英寸OLED電視三星以彩色有機(jī)材料蒸鍍方式發(fā)展OLED顯示技術(shù)，LG則是以白色有機(jī)材料搭配彩色濾光片結(jié)構(gòu)發(fā)展白光OLED技術(shù)。當(dāng)前，三星同時(shí)擁有4.5、5.5代OLED面板生產(chǎn)設(shè)備，每月可以實(shí)現(xiàn)5.7萬塊730×920mm4.5代面板，以及2.4萬塊1300×1500mm5.5代面板，在2013年有可能達(dá)到每月生產(chǎn)43萬塊OLED面板。在現(xiàn)階段沒有其他廠商擁有這種量產(chǎn)能力。4.5代(玻璃基板面積730mm×920mm)，不過三星是以4.5代線玻璃基板對切后(即玻璃基板尺寸變成730mm×460mm)進(jìn)行OLED的制程

5.5代線(1,320mm×1,500mm)

18第18頁/共89頁在不考慮良品率的情況下，4.5代AMOLED生產(chǎn)線可以切出手機(jī)用3吋面板150片左右，10.1吋Netbook或Tablet用面板則是可以切出4片。

19第19頁/共89頁20第20頁/共89頁日本索尼(Sony)、Panasonic、JDI(JapanDisplayInc)及日本官民基金產(chǎn)業(yè)革新機(jī)構(gòu)(INCJ)合資成立OLED顯示面板公司JOLED,初期可能鎖定10寸以上AMOLED面板進(jìn)行研發(fā).2012年時(shí)中國投資成立首家AMOLED企業(yè)--上海和輝光電；該公司主要系致力于開發(fā)智能型手機(jī)、穿戴式裝置及車用顯示器專用AMOLED面板。2014年第四季4.5代線AMOLED面板量產(chǎn)，主要生產(chǎn)5寸、5.5寸及6寸產(chǎn)品，面板解析度最高達(dá)HD(1,080p)，月產(chǎn)能達(dá)七十萬片。友達(dá)將3.5代低溫多晶硅生產(chǎn)線用于AMOLED面板的生產(chǎn)。奇美電子也將部分4.5代線產(chǎn)能轉(zhuǎn)型投入生產(chǎn)觸控面板，并開始供應(yīng)元太電子紙顯示器用的TFT背板。21第21頁/共89頁7.2OLED工作原理22第22頁/共89頁發(fā)光原理載流子注入載流子遷移載流子復(fù)合激子的遷移電致發(fā)光是從外部注入電子和空穴，因外加電場所衍生的電位差，而促使這些電子和空穴，因外加電場所衍生的電位差，而促使這些電子和空穴在薄膜層移動(dòng)，相遇及產(chǎn)生再結(jié)合現(xiàn)象，此一再結(jié)合所放出的能量將激發(fā)發(fā)光中心，以使其處于包能量且非穩(wěn)定的激發(fā)狀態(tài)，當(dāng)能量以光的形式釋放出，將其回到低能量穩(wěn)定的基態(tài)，而產(chǎn)生所謂的注入型電激發(fā)光。23第23頁/共89頁

物理機(jī)制

激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，它要以輻射或無輻射躍遷的方式回到基態(tài)。

分子吸光與發(fā)光示意圖24第24頁/共89頁當(dāng)器件加正向偏壓時(shí),電子和空穴分別從陰極和陽極注入到有機(jī)材料中,外場的作用使它們遷移至發(fā)光層電子和空穴在發(fā)光層相遇后,由于庫侖作用形成暫態(tài)激子,處于不穩(wěn)定態(tài).其中大部分發(fā)生復(fù)合,電子落入空穴,釋放出能量發(fā)光材料原子的最外層電子吸收這些能量后將處于激發(fā)態(tài),當(dāng)激發(fā)態(tài)的電子躍遷回基態(tài)時(shí)輻射出光子,釋放出光能這種釋放出來的能量當(dāng)中，因發(fā)光材料的選擇與電子自旋的特性，只有25%的能量可以當(dāng)做OLED的發(fā)光，其余75%以磷光或熱的形式回到基態(tài)。HTLETLEML陰極陽極電子空穴25第25頁/共89頁電子注入層(ElectronInjectionLayer)電子傳輸層(ElectronTransportLayer)有機(jī)發(fā)光層(EmittingLightLayer)空穴傳輸層(HoleTransportLayer)空穴注入層(HoleInjectionLayer)26第26頁/共89頁7.3有機(jī)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)

已制備出的OLEDs有多種形式，從器件的構(gòu)成上講可分為以下4種結(jié)構(gòu)。1單層結(jié)構(gòu)在單層有機(jī)材料兩側(cè)加陰陽極。有機(jī)層可以是有機(jī)發(fā)光小分子，也可為發(fā)光聚合物或摻雜的發(fā)光小分子，此層為發(fā)光層ELL，陰極一般用低逸出功的金屬或合金（如Ca、Al、MgAg合金）制成，陽極多為ITO。陰極陽極ELLGlass27第27頁/共89頁OLED基本結(jié)構(gòu)28第28頁/共89頁29第29頁/共89頁2雙層結(jié)構(gòu)由兩層不同功能的有機(jī)材料共同構(gòu)成OLEDs，根據(jù)材料的作用不同，可分為兩種類型，一種是由有機(jī)電子傳輸材料既做電子傳輸層ETL又做發(fā)光層ELL，與有機(jī)空穴傳輸材料做成的空穴傳輸層HTL一起構(gòu)成OLEDs；另一種是HTL、ELL公用一層有機(jī)材料，ETL單獨(dú)為一層有機(jī)材料。GlassGlass陰極ETL、ELLHTL陽極陽極陰極ETLHTL、ELL30第30頁/共89頁結(jié)構(gòu)尺寸示例glassAnode(ITO)HTL(NPD,50nm)EML(Alq3,35nm)Cathode(Al,100nm)31第31頁/共89頁32第32頁/共89頁3三層結(jié)構(gòu)由空穴輸運(yùn)層HTL/發(fā)光層ELL/電子輸運(yùn)層ETL3層有機(jī)材料構(gòu)成。各層有機(jī)材料各施其職，HTL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)空穴的注入速度和注入量，ETL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電子的注入速度和注入量，注入的電子和空穴在ELL中因庫侖相互作用，相互束縛形成激子，激子退激輻射出光子。這種結(jié)構(gòu)便于調(diào)整OLEDs的電光特性，是常采用的結(jié)構(gòu)。33第33頁/共89頁陰極電極電子傳導(dǎo)層(ETL)發(fā)光層(EML)空穴傳導(dǎo)層(HTL)空穴注入層(HIL)ITO陽極電極玻璃基板光V＋－陰極電極電子傳輸層(ETL)發(fā)光層(EML)空穴傳輸層(HTL)空穴注入層(HIL)ITO玻璃基板光V＋－V＋－

為使電子及空穴躍遷時(shí)所跨越的能級障礙最小，實(shí)際工藝時(shí)考慮界面間之能級匹配而進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)的蒸鍍。

各功能層可包括陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層及陰極，在設(shè)計(jì)上用多少層材料，或另外增加其他功能層，須視各層材料能極分布狀況而定。34第34頁/共89頁P(yáng)MOLED單純地以陰極、陽極構(gòu)成矩陣狀，以掃描方式點(diǎn)亮陣列中的像素,每個(gè)像素都是操作在短脈沖模式下,為瞬間高亮度發(fā)光。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可以有效降低制造成本，然而驅(qū)動(dòng)電壓高，不適合應(yīng)用在大尺寸與高分辨率面板上。7.4主動(dòng)矩陣OLED(AM-OLED)35第35頁/共89頁AMOLED則是采用獨(dú)立的TFT去控制每個(gè)像素,每個(gè)像素皆可以連續(xù)且獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)發(fā)光，可以使用低溫多晶硅或者氧化物TFT驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓低，發(fā)光元件壽命長。不過高成本以及制作工藝更為復(fù)雜。36第36頁/共89頁37第37頁/共89頁AMLCDandAMOLED38第38頁/共89頁39第39頁/共89頁

無源驅(qū)動(dòng)顯示基板上的顯示區(qū)域僅僅是發(fā)光象素（電極，各功能層），所有的驅(qū)動(dòng)和控制功能由集成IC完成（IC可以置于在基板外或者基板上非顯示區(qū)域）。

靜態(tài)驅(qū)動(dòng)：各有機(jī)電致發(fā)光像素的相同電極（比如，陰極）是連在一起引出的，各像素的另一電極（比如，陽極）是分立引出的；分立電極上施加的電壓決定對應(yīng)像素是否發(fā)光。在一幅圖象的顯示周期中，像素發(fā)光與否的狀態(tài)是不變的。

陰極分立陽極有機(jī)發(fā)光顯示器件驅(qū)動(dòng)技術(shù)40第40頁/共89頁動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng):顯示屏上象素的兩個(gè)電極做成了矩陣型結(jié)構(gòu)，即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極是共用的，縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極是共用的。如果象素可分為N行和M列，就可有N個(gè)行電極和M個(gè)列電極，我們分別把它們稱為行電極和列電極。為了點(diǎn)亮整屏象素，將采取逐行點(diǎn)亮或者逐列點(diǎn)亮、點(diǎn)亮整屏象素時(shí)間小于人眼視覺暫留極限20ms的方法，該方法對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方式就叫做動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法。41第41頁/共89頁

有源驅(qū)動(dòng)：在顯示基板上的顯示區(qū)域內(nèi)，每個(gè)像素至少配備兩個(gè)薄膜晶體管和一個(gè)電荷存儲(chǔ)電容，用于保證掃描尋址時(shí)，掃描一場的周期內(nèi)，每個(gè)像素的發(fā)光與否的狀態(tài)不變。提高了發(fā)光亮度、減少了電極引線的功耗、提高了均勻性和壽命，使大面積高分辨率顯示成為可能。（a）傳統(tǒng)電壓寫入式有源驅(qū)動(dòng)電路(2TFT)（b）電流模式程序化像素驅(qū)動(dòng)電路(4TFT)42第42頁/共89頁OLED用非晶硅TFT43第43頁/共89頁a-SiTFT的性能濺射氧化鉭作為絕緣層的ZnO-TFT的性能44第44頁/共89頁TFT-OLED簡單的單元結(jié)構(gòu)45第45頁/共89頁AMOLED的簡單工藝流程基板清洗PSi形成SiO2絕緣層形成TEOS絕緣層形成M1金屬圖形形成接觸孔/溝道形成M2金屬圖形形成SiNx形成VIA形成ITO形成Pillar形成空穴層蒸鍍有機(jī)發(fā)光層蒸鍍電子層蒸鍍陰極層蒸鍍封裝46第46頁/共89頁P(yáng)Si：將A-Si利用CVD工藝沉淀在基板玻璃上，再對a-Si進(jìn)行摻雜，結(jié)晶后形成PSi;為了形成需要的形狀，還需使用PhotoMask對PSi進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕等工藝。TEOS:利用CVD工藝形成的一種絕緣層，并使P-Si與Gate形成絕緣柵M1（金屬）：在TEOS絕緣層上濺射一層金屬，用作柵極、與PSi形成電容等，所需圖形要使用PhotoMask對金屬進(jìn)行曝光、顯影、刻蝕等工藝。SiO2：用CVD工藝沉淀SiO2，起絕緣作用；沉淀完的SiO2在經(jīng)過光刻后形成源、漏極、電容的接觸孔，需要與M1接觸的地方也沒有SiO2；并通過接觸孔對PSi進(jìn)行離子注入，形成溝道3、各層簡單說明47第47頁/共89頁M2（金屬）：利用濺射工藝濺射另一種金屬，并對其進(jìn)行光刻處理，形成所需要的圖形，使TFT與電容形成歐姆接觸。SiNx:利用CVD工藝形成的一種絕緣層。VIA：將像素中ITO與M2有接觸的地方的SiNx去掉，也需要進(jìn)行光刻等工藝ITO：先要濺鍍ITO形成ITO層，再對ITO進(jìn)行光刻等處理，形成需要的圖形，主要是像素部分，另外還有一些外圍PAD等Pillar：在制備了圖形的基板上涂上一層較厚的光刻膠，對其進(jìn)行光刻處理后形成柱子，且不能在像素內(nèi)，主要作用是在OLED蒸鍍過程中保護(hù)制備好的圖形不被蒸鍍Mask損壞48第48頁/共89頁A.PhotomaskPSi圖形

M1（金屬）圖形（Gate、電容、PAD等）接觸孔圖形（離子注入、溝道等）

M2（金屬）圖形（Source、Drain、PAD等）

VIA圖形（需要去掉SiNx的地方）

ITO圖形（主要是像素）

Pillar圖形B.蒸鍍MaskOpenMask(空穴層、有機(jī)發(fā)光層、電子層）

MetalMask(陰極）

ShadowMask（只有多色或全彩是才用）

TFEOxideMask（薄膜封裝）

TFEMonomerMask（薄膜封裝）所用到的MASK49第49頁/共89頁OTFT:有機(jī)薄膜晶體管OTFT-OLED是目前研究熱點(diǎn)，可制作柔性顯示屏50第50頁/共89頁51第51頁/共89頁52第52頁/共89頁7.5材料的實(shí)現(xiàn)

陽極材料：材料本身必需是具高功函數(shù)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。

陰極部分，為了增加元件的發(fā)光效率，電子與空穴的注入通常需要低功函數(shù)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）?？昭▊鬏敳牧希悍枷愣喟奉惖樱哂泻軓?qiáng)的給電子能力，電子不間斷給出，表現(xiàn)出空穴遷移特性。電子傳輸材料：具有大的共軛平面的芳香族化合物，能有效地傳遞電子，有較好的接受電子的能力。發(fā)光材料53第53頁/共89頁已經(jīng)商品化的小分子OLED材料：HoleInjectionMaterials（HIM） －－CuPc(Kodak),MTDATA(Pioneer),PAN(Uniax)HoletransportingMaterials（HTL） －－TPD（Sanyo)，NPB(Kodak,三菱化學(xué)）EmittingMaterials（ETM） －－Alq3、Beq2、DMQA、C545T（Kodak） －－DCJTB（Kodak），PtOEP（UDC） －－DPVBi（出光興產(chǎn)),6PP(Covin),蒽系列（Kodak）

54第54頁/共89頁有機(jī)小分子/聚合物分子是由C、H、O、N、S等分子通過共價(jià)鍵按一定順序結(jié)合而形成的。有一類有機(jī)金屬螯合物既是很好的發(fā)光層，又兼?zhèn)淞穗娮觽鬏數(shù)墓δ?，如：Alq3。有機(jī)小分子分子量固定，分子結(jié)構(gòu)較為簡單。OLED有機(jī)高分子（聚合物）分子量不固定，分子聚合。PLEDOELD分為兩類，有機(jī)小分子電子發(fā)光顯示（ＯＬＥＤ）和有機(jī)高分子電致發(fā)光（ＰＬＥＤ）55第55頁/共89頁藍(lán)色有機(jī)發(fā)光材料LiBq4

8-羥基喹啉硼化鋰是由B離子與四個(gè)8-羥基喹啉鰲合形成陰離子再和Li+離子結(jié)合形成的鹽型配合物,分子式為C36H24N4O4BLi.其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖所示:在激發(fā)態(tài)波長為350nm的紫外光的照射下發(fā)出強(qiáng)烈的藍(lán)色熒光,峰值波長為452nm.

在10-5Torr真空狀態(tài)下升華溫度約為380℃~420℃.LiBq4的吸收峰值波長為280nm,吸收截止波長是410nm,它作發(fā)光層的OLED的電致發(fā)光峰值波長為475nm，是較為理想的藍(lán)光材料.56第56頁/共89頁

器件ITO/PVK:TPD/LiBq4/Alq3/Al的電流—電壓特性曲線具有典型的發(fā)光二極管的I—V特性，在電壓低于10V時(shí)，器件電流幾乎為零；而當(dāng)電壓高于10V時(shí)，器件電流逐漸增大；當(dāng)電壓高于15V時(shí)，器件的電流隨外加電壓升高而迅速增大.該器件的亮度—電壓特性與其I—V特性基本一致，啟亮電壓約為10V；當(dāng)外加電壓高于15V時(shí)，亮度隨電壓的升高而迅速增大。藍(lán)色有機(jī)電致發(fā)光器件的啟亮電壓較低，但所能承受的最大電壓也比較低。藍(lán)色有機(jī)發(fā)光器件的特征測試57第57頁/共89頁有機(jī)電激發(fā)光材料必須具有導(dǎo)電性、能放射特定波長以及高發(fā)光強(qiáng)度等基本條件，就發(fā)光層和載子傳遞層等薄膜材料的不同，可把它概分為兩系統(tǒng)：一是以染料為主的小分子系統(tǒng)，另一則是以共軛導(dǎo)電高分子為主的高分子系統(tǒng)。58第58頁/共89頁7.6OLED彩色顯示全色圖像顯示需要獲得在可見光波長范圍連續(xù)可調(diào)的顏色，目前OLED獲得彩色顯示的方案有：

1.RGB像素獨(dú)立發(fā)光分別制備紅、綠、藍(lán)三原色的發(fā)光中心，然后調(diào)節(jié)三種顏色不同程度的組合，產(chǎn)生真彩色。紅、藍(lán)、綠三色獨(dú)立發(fā)光是目前采用最多的發(fā)光模式，技術(shù)重點(diǎn)在于提高發(fā)光材料光色純度與效率，小分子器件所面臨最大的瓶頸在于紅色材料純度、效率與壽命等，而聚合物器件在藍(lán)光材料方面的效率和壽命都有待提高。59第59頁/共89頁2.彩色濾光膜首先制備發(fā)白光的器件，然后通過濾色膜得到三原色，重新組合三原色從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。將三種發(fā)光層疊在一起，使紅、綠、藍(lán)混色產(chǎn)生白光，或是互補(bǔ)色產(chǎn)生白光。由于白光在彩色化和照明等方面有很好的應(yīng)用前景，自光材料和器件的研究取得了較大的進(jìn)展。由白光實(shí)現(xiàn)彩色化的難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)高效率高純度的白色發(fā)光；而最大的優(yōu)點(diǎn)便是可以可直接應(yīng)用LCD彩色濾光片，但是在透光效率方面相對于紅、藍(lán)，綠三色獨(dú)立發(fā)光差。3.光色轉(zhuǎn)換在藍(lán)色發(fā)光層中加入能量轉(zhuǎn)移的中心，使短波長、能量較大的藍(lán)光以能量轉(zhuǎn)移方式，轉(zhuǎn)換成其他顏色的光，因此在材料的選擇與技術(shù)開發(fā)上比較容易，只須先產(chǎn)生一個(gè)發(fā)光效率、色純度極佳的藍(lán)光。首先制備發(fā)藍(lán)光的器件，然后通過藍(lán)光激發(fā)其他層材料分別得到紅光和綠光，從而進(jìn)一步得到彩色顯示。由于必須加入顯示全彩的色轉(zhuǎn)換層物質(zhì)，發(fā)光效率亦較差。60第60頁/共89頁RGB三色發(fā)光材料獨(dú)立發(fā)光

***高純度與長壽命的紅光材料RGB精確定位白光為背光加彩色濾光片

*白光的色光純度提高光線的利用率以藍(lán)光為背光再經(jīng)色轉(zhuǎn)換

**轉(zhuǎn)換色光純度及轉(zhuǎn)換效率61第61頁/共89頁P(yáng)entile排列OLED顯示屏

Pentile排列是現(xiàn)在一些采用OLED材質(zhì)的手機(jī)RGB子像素的排列方式。采用Pentile排列，每個(gè)顯示單元上只有兩種材料，而且材料面積較大，降低了工藝難度，成本也會(huì)降低。傳統(tǒng)的像素點(diǎn)是由紅綠藍(lán)三個(gè)子像素組成的，而Pentile的單個(gè)像素點(diǎn)一種是紅綠，一種是藍(lán)綠。傳統(tǒng)排列的三基色發(fā)光面積相等，而Pentile的RGB發(fā)光面積不等，紅和藍(lán)的面積是綠的二倍

由于兩種顏色不能構(gòu)成所有顏色，在實(shí)際顯示圖像時(shí)，Pentile的一個(gè)像素點(diǎn)會(huì)“借”用與其相鄰的像素點(diǎn)的另一種顏色來構(gòu)成三基色。水平方向，每個(gè)像素和相鄰的像素共享自己所不具備的那種顏色的子像素，共同達(dá)到白色顯示。Pentile是一種通過相鄰像素公用子像素的方式，減少子像素個(gè)數(shù)，從而達(dá)到以低分辨率去模擬高分辨率的效果。62第62頁/共89頁顯示彩色畫面時(shí)Pentile遇到的問題：對于45度傾斜的黑白分界線的顯示，Pentile技術(shù)把一些本該熄滅的子像素點(diǎn)亮，來實(shí)現(xiàn)顏色的正常顯示。但這就使本來平整的邊緣變得不再平整，成為了鋸齒狀。這也是Pentile之所以會(huì)出現(xiàn)邊緣毛刺的原因。另外例如顯示純黃色時(shí)，就需要把屏幕上所有藍(lán)色的像素都關(guān)閉。但由于紅色像素是間隔排列，導(dǎo)致肉眼可以輕易看出其間夾雜的黑色斑點(diǎn)，它們之間的距離是兩倍于像素距離的，導(dǎo)致出現(xiàn)“網(wǎng)紋”。63第63頁/共89頁P(yáng)entile排列是伴隨著OLED顯示材質(zhì)誕生而出現(xiàn)的OLED的RGB對應(yīng)的是紅綠藍(lán)發(fā)光有機(jī)材料。OLED發(fā)光機(jī)制中，藍(lán)色OLED的發(fā)光效率要比紅色和綠色低，要達(dá)到相同的發(fā)光強(qiáng)度必須使用更高的通過電流，這就意味著藍(lán)色OLED的衰減速度更快。在PenTile排列中，每兩個(gè)像素共享一個(gè)綠色的子像素。這使得藍(lán)色OLED的面積可以更大，同時(shí)帶來更高的面板開口率。使得達(dá)到相當(dāng)發(fā)光強(qiáng)度所需要的電流降低，從而延緩衰減速度使得面板壽命提高。

Pentile的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是同樣亮度下視覺亮度更高，以及成本更低。缺點(diǎn)：需要顯示精細(xì)內(nèi)容的時(shí)候，清晰度會(huì)大幅下降；會(huì)產(chǎn)生鋸齒狀邊緣；只要顯示的內(nèi)容不是白色，就會(huì)出現(xiàn)兩倍于點(diǎn)距的網(wǎng)格狀斑點(diǎn)。Pentile技術(shù)的顯示屏必須需要擁有足夠高的分辨率，才可以彌補(bǔ)由于會(huì)產(chǎn)生兩倍點(diǎn)距紋理帶來的視覺效果下降。64第64頁/共89頁Galaxy

S

III首次使用HD

AMOLED

RGB（非Pentile）屏幕。65第65頁/共89頁7.7有機(jī)發(fā)光器件的制備工藝基片的清洗陽極的光刻有機(jī)層的成膜陰極的形成器件的封裝66第66頁/共89頁67第67頁/共89頁制備工藝主要涉及薄膜工藝和表面處理技術(shù)。制備過程中的關(guān)鍵技術(shù)包括1TO基片的處理、有機(jī)／聚合物功能薄膜的制備和封裝技術(shù)。對ITO薄膜進(jìn)行處理是為了改變ITO的表面狀態(tài)，使得ITO的表面能級與空穴傳輸層的能級相匹配；現(xiàn)在常用的表面處理方法有紫外線一臭氧處理和等離子體處理兩種。有機(jī)功能薄膜的制備工藝技術(shù)可以分為干法和濕法兩種。在制備聚合物發(fā)光二極管時(shí)，常常采用旋轉(zhuǎn)涂覆和噴墨打印技術(shù)。封裝：在有堿玻璃上蝕刻出凹槽，再在凹槽中放入干燥片，在封裝片周圍涂上UV膠對基板與封裝進(jìn)行封合68第68頁/共89頁有機(jī)發(fā)光顯示器件工藝技術(shù)對于無源驅(qū)動(dòng)小分子OLED主要有如下關(guān)鍵工藝技術(shù)：ITO薄膜處理技術(shù)陰極隔離柱技術(shù)蒸鍍技術(shù)精確對位技術(shù)模板技術(shù)封裝技術(shù)69第69頁/共89頁OLED關(guān)鍵工藝–

氧化銦錫(ITO)基板前處理

(1)ITO表面平整度：

ITO具有高透射率、低電阻率及高功函數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，利用射頻濺鍍法所制造的ITO，易受工藝控制因素不良而導(dǎo)致表面不平整。高溫鍛燒及再結(jié)晶的過程亦會(huì)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(huì)提供空穴直接射向陰極的機(jī)會(huì)，也使漏電流增加。三個(gè)解決方法：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。70第70頁/共89頁(2)ITO功函數(shù)的增加：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。（3）加入輔助電極，降低電壓梯度，增加發(fā)光效率、減少驅(qū)動(dòng)電壓。鉻，鋁，或多層如：Cr/Al/Cr或Mo/Al/Mo，但工藝復(fù)雜。71第71頁/共89頁ITO基片處理OLED對ITO的要求:表面潔凈表面平整功函數(shù)較高ITO表面處理的方法：1.酸堿處理2.紫外線--臭氧處理3.O2等離子體處理4.離子束處理對ITO的表面特性進(jìn)行分析:表面電阻AFM測試ITO的表面形貌XPS分析ITO的表面成份根據(jù)F-N公式推算ITO的能級72第72頁/共89頁ITO基片處理ITOForLCDITOForOLED73第73頁/共89頁蒸鍍用高精細(xì)Mask板74第74頁/共89頁OLED關(guān)鍵工藝-封裝⑴吸水材料：OLED的使用壽命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，最常使用吸水材料(Desiccant)，它可以利用化學(xué)吸附或物理吸附的方式捕捉自由移動(dòng)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)：為了將吸水材料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?dú)?。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(shí)間以達(dá)最佳量產(chǎn)速率，已成為封裝工藝及設(shè)備技術(shù)發(fā)展的3大主要目標(biāo)。75第75頁/共89頁OLED灰度顯示方案：從原理上講，有多種方法，可歸為三類：1.幅值調(diào)制法2.時(shí)間調(diào)制法3.空間調(diào)制法76第76頁/共89頁1.幅值調(diào)制法：OLED是一種電流驅(qū)動(dòng)器件

B（亮度）∝J（電流密度）發(fā)光面積為常數(shù)時(shí)

B∝I（電流）通過調(diào)制電流幅值實(shí)現(xiàn)灰度顯示的方法－－－幅值調(diào)制法。

77第77頁/共89頁2.時(shí)間調(diào)制法：根據(jù)象素發(fā)光時(shí)間長短不同，導(dǎo)致平均亮度有差異的原理實(shí)現(xiàn)灰度顯示的方法。通常有：場頻調(diào)制法脈寬調(diào)制法時(shí)間和亮度成線性關(guān)系78第78頁/共89頁場頻調(diào)制法在掃描驅(qū)動(dòng)方法中，確定最小的場頻周期，根據(jù)數(shù)據(jù)不同，發(fā)光點(diǎn)被點(diǎn)亮的場數(shù)不同，從而有不同的亮度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)灰度顯示。

79第79頁/共89頁脈寬調(diào)制法無源掃描驅(qū)動(dòng)，一幀的掃描周期（T）一幀掃

N行，每行的點(diǎn)亮?xí)r間為T/N如果在一行點(diǎn)亮的時(shí)間內(nèi)，控制列驅(qū)動(dòng)器使其電流輸出脈寬時(shí)間有多種，（0，1/m,2/m,……,m/m)×T/N，最大脈寬為T/N，則一行發(fā)光點(diǎn)的亮度就不同。80第80頁/共89頁3.空間調(diào)制法：從原理上講，使顯示屏上表示一個(gè)像素的發(fā)光點(diǎn)由多個(gè)子點(diǎn)組成，該像素的亮度因?qū)嶋H發(fā)光的子點(diǎn)數(shù)不同而各異，這樣空間上的平均將得到亮度的不同，從而實(shí)現(xiàn)灰度顯示。

81第81頁/共89頁測量元件壽命的方法，是在元件維持一恒定電流的條件下，測量從初始亮度下降至一半亮度的時(shí)間。據(jù)Kodak公司的VanSlyke報(bào)道，亮度在2000cd/