1、第5章 有机电致发光二极管（OLED)发展简史 小分子OLED的结构、原理、材料 聚合物OLED OLED器件的特性 有机发光二极管的显示驱动技术 影响器件失效和寿命的因素和解决方法 OLED应用与发展第一部分：发展简史 1936年，Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜，得到最早的电致发光器件 1963年，Pope等人，蒽单晶的蓝色电致发光，4002000V电压 1969年，Dresner等，引入固体电极 1973年，Vityuk等人，蒽薄膜代替单晶 1979年，某一天的晚上，在Kodak公司从事科研工作的华裔科学家邓青云博士。在回家途中突然想起有件东西忘在实验室里便返了回去
2、，在黑暗中他发现有个亮光，打开灯后看到原来是一块做实验的有机蓄电池在发光。从此，他开始了对有机体的发光研究。即今称之为OLED的研究。他也被称为OLED之父。1982年，P.S.Vincett等人，Al和Au作为电极，0.6um的蒽做发光层，30V电压，发光 1987年，美国柯达公司的C.W.Tang和Van Slyke等人，以Alq、TPD制作，ITO，MgAg做电极，10V电压，发光效率1.5 lm/w、高亮度1000 cd/m2，夹层式绿光薄膜OELD器件，划时代意义 日本九州大学的Adachi，引入电子传输层，制作三层夹心式结构，降低电压，提高效率 1990年，英国剑桥大学，J.H.B
3、uroughs等人，聚对苯乙炔PPV单层薄膜，PELD 1993年，N.C.Greenham等人，在两层聚合物间引入另一层，量子效率提高20倍 1997年，日本先锋公司，车载OEL单色显示器 1995年，日本先锋，5英寸全色OEL电视机 2001年，韩国三星，15.5英寸全色显示器 近年来有源OLED（TFTOLED）成为研究热点。OLED所用的TFT需采用多晶硅技术，与LCD所用的TFT有很大差别。OLED与低温多晶硅技术结合使得开发较大尺寸的显示屏成为可能Operation of OLEDsGlass or PET substrateITOETLHTL+_+_+_ _+CathodeAno
4、de20 inches,amorphous Si,active matrix,full color OLED displayWXGA(1280 x 768 pixels),25 W,300 cd/m2,CMO 03/12/2003Recent progress of EL PanelsKodak digital camera,available on April 2003Ink-jet printed EL display,Toshiba and Epson 2002Future of Information DisplayOLED与LCD的成本比较schematic structure of
5、 OLEDMetal Elecetrode(Cathode)Organic Fluorescent LayerHole Transport LayerITO Transport Layer(Anode)Glass SubstrateOLED Technology 全色OLED器件结构有机材料：有机材料：有机材料的特性深深地影响元件之光电特性表现。在阳极材料的选择上，材料本身必需是具高功函数（High work function）与可透光性，所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜，便被广泛应用于阳极。在阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子与电洞的注入通常需要
6、低功函数（Low work function）的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属，或低功函数的复合金属来制作阴极（例如：Mg-Ag镁银）。适合传递电子的有机材料不一定适合传递电洞，所以有机发光二极体的电子传输层和电洞传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料必须制膜稳定性高、热稳定且电子传输性佳，一般通常采用荧光染料化合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。而电洞传输层的材料属于一种芳香胺荧光化合物，如TPD、TDATA等有机材料。有机发光层的材料须具备固态下有较强固态下有较强荧光光、载子传输性能好载
7、子传输性能好、热稳定性和化学稳定性佳热稳定性和化学稳定性佳、量子效率高量子效率高且能够真空蒸镀真空蒸镀的特性，一般有机发光层的材料使用通常与电子传输层或电洞传输层所采用的材料相同，例如Alq被广泛用于绿光，Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光。OLED显示器件按照驱动类型可分为显示器件按照驱动类型可分为PMOLED(无源OLED)和和AMOLED(有源OLED)OLED与与LCD一样，也有一样，也有主动式和和被动式之分。之分。被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动方式下，方式下，OLED单元后有一个薄膜晶体管（单元后有一个薄膜晶体管（TFT），）
8、，发光单元在发光单元在TFT驱动下点亮。被动式的驱动下点亮。被动式的OLED比较比较省电，但主动式的省电，但主动式的OLED显示性能更佳。显示性能更佳。PM-OLED：典型的PM-OLED由玻璃基板玻璃基板、ITO（indium tin oxide；铟；铟锡氧化物）阳极（锡氧化物）阳极（Anode）、有机发光层（）、有机发光层（Emitting Material Layer）与阴极（阴极（Cathode）等所组成，其中，薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中，当电压注入阳极的空穴与阴极来的电子在有机发光层结合时，激发有机材料而发光。而目前发光效率较佳、普遍被使用的多层
9、PM-OLED结构，除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外，尚需制作空穴注入层（Hole Inject Layer；HIL）、空穴传输层（Hole Transport Layer；HTL）、电子传输层（Electron Transport Layer；ETL）与电子注入层（Electron Inject Layer；EIL）等结构，且各传输层与电极之间需设置绝缘层，因此热蒸镀（Evaporate）加工难度相对提高，制作过程亦变得复杂。由于有机材料及金属对氧气及水气相当敏感，制作完成後，需经过封装保护处理。PM-OLED虽需由数层有机薄膜组成，然有机薄膜层厚度约仅1,0001,500A（0.100.
10、15 um），整个显示板（Panel）在封装加干燥剂（Desiccant）后总厚度不及200um（2mm），具轻薄之优势。AM-OLED:有源驱动的每个像素配备具有开关功能的低温多晶硅薄膜晶体管（Low Temperature Poly-Si Thin Film Transistor,LTP-Si TFT），而且每个像素配备一个电荷存储电容，外围驱动电路和显示阵列整个系统集成在同一玻璃基板上。与LCD相同的TFT结构，无法用于OLED。这是因为LCD采用电压驱动，而采用电压驱动，而OLED却依赖电流驱动却依赖电流驱动，其亮度与电流量成正比，因此除了进行ON/OFF切换动作的选址TFT之外，还需
11、要能让足够电流通过的导通阻抗较低的小型驱动TFT。有源驱动属于静态驱动方式，具有存储效应，可进行100%负载驱动，这种驱动不受扫描电极数的限制，可以对各像素独立进行选择性调节。有源驱动无占空比问题，驱动不受扫描电极数的限制，易于实现高易于实现高亮度和高分辨率亮度和高分辨率。有源驱动由于可以对红色和蓝色像素的亮度独立进行灰度调节驱动红色和蓝色像素的亮度独立进行灰度调节驱动，这更有利于OLED彩色化实现。(带灰度控制的显示：带灰度控制的显示：显示器的灰度等级是指黑白图像由黑色到白色之间的亮度层次。灰度等级越多，图像从黑到白的层次就越丰富，细节也就越清晰。灰度对于图像显示和彩色化都是一个非常重要的指
12、标。一般用于有灰度显示的屏多为点阵显示屏，其驱动也多为动态驱动，实现灰度控制的几种方法有：控制法、空间灰度调制、时间灰度调制。)有源矩阵的驱动电路藏于显示屏内，更易于实现集成度和小型化。另外由于解决了外围驱动电路与屏的连接问题，这在一定程度上提高了成品率和可靠性。一、结构1、单层器件结构在器件的正极和负极间,制作由一种或数种物质组成。在聚合物器件，掺杂型器件中较为常见。第二部分 小分子OLED的结构、原理与材料u 缺点：载流子结合效率低，发光效率不高，不易达到低电压、高性能 u多数有机材料是单种载流子传输，故载流子注入不平衡，使得电子、空穴的复合成激子的几率降低，进一步降低量子效率u 载流子迁
13、移率差距，容易导致金属电极对发光的淬灭 u 一般不用于发光器件，主要用于测量有机材料的电学和光学性质说明：2、单杂型器件()由两层不同功能材料构成的，根据功能性材料的不同,有单杂型和单杂型说明：引入电子引入电子/空穴传输层优点：空穴传输层优点：（1）平衡了载流子的注入和传输，有利于提高载流子复合效率（2）与单层器件相比，双层器件的电子和空穴注入都比较容易，器件驱动电压也显著降低,小于10v（3）可以分别选择HIL/EIL,HTL/ETL材料，降低了对材料性能的要求（4）载流子复合区域在有机材料的内部，远离两个电极，防止了电极对激子的猝灭，提高了光辐射的几率3、双杂型器件结构（）空穴传输作用的功
14、能层,电子传输用的功能层、将电能转换成为光能的发光层。优化器件电光性能说明：双层结构的延伸双层结构的延伸 TL-ATL-A型优点：型优点：HTL较高的LUMO 对电子由EML进一步向 HTL 方向的输运起到阻挡作用，而ETL较低的 HOMO 对空穴由EML 进一步向 ETL方向的输运起到阻挡作用可将载流子复合区域较好地限制在器件中部的EML内，提高了复合效率并防止了电极对激子的猝灭每层分别起一种作用，可选择材料的范围比较宽泛，器件的优化也较为容易4、多层器件结构 实际的器件设计中,各项性能最优,保证功能层与玻璃间良好附着性,载流子更容易注入有机功能薄膜。说明：为使电子及空穴跃迁时所跨越的能级障
15、碍最小，实际工艺时考虑界面间之能级匹配而进行多层结构的蒸镀。劣势在于纳米尺度的薄膜结构，工艺复杂，重复性差，不利于大规模生产。层数多，必然导致膜过厚，其结果是器件的驱动电压太高，失去实用价值。5、染料掺杂型：在单杂基础上引入染料分子以改变器件的亮度、寿命和效率。掺杂型主要有三种D1：Cathode/ETL+EML/HTL/ITOD2：Cathode/ETL/HTL+EML/ITOD3：Cathode/ETL+EML/HTL+EML/ITO采用分散复合膜制作OLED器件中增加载流子阻挡层HTLEMLAnode Cathode ETLHILEILCathode 阴极阴极HIL:空穴注入层空穴注入层
16、HTL:空穴传输层空穴传输层EML:发光层发光层 ETL:电子传输层电子传输层EIL:电子注入层电子注入层Anode 阳极阳极OLED的多层结构的多层结构 Glass Substrate ITO EML Cathode Glass Substrate ITO EML Cathode HTL Glass Substrate ITO EML Cathode ETL Glass Substrate ITO EML CathodeLight out HTL ETL双层结构三层结构单层结构Appl.phys.Lett.1987,51:913;Appl.Phys.Lett.1989,55(15):1489
17、;Jpn.J.Appl.Phys.1988,27(4):L713Light outLight outLight out双层结构能带理论模型：相对晶体固体的能带模型来说：价带顶 HOMO（分子最高占据分子轨道）导带底 LUMO（分子最低未占据轨道）带隙Eg是HOMO与LUMO之间的宽度，离化能Ip是真空能级与HOMO之间的能量差,电子亲和势Ea是真空能级与LUMO之间的能量差EgEaIpLUMOHOMO能能量量二、发光原理三层结构的OLED的能带图阳极HTLE MLETL阴极L U MOHOMO 电流方向电流方向有机电致发光过程由以下五个步骤完成:1在外加电场的作用下载流子的注入：电子和空穴分别
18、从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。2载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。3载流子的复合：电子和空穴复合产生激子。4激子的迁移：激子在电场的作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态。5电致发光：激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，释放出能量。电子空穴的传输过程示意图（M、N分别代表空穴和电子传输材料分子）MMM-e-e-eN+eNN+e+e发光过程OEL发光的全过程Veh e(pairs)h内部损耗热失活发光三重态激发子直接失活单重态激发子面外发光三、小分子OLED材料 主要有电极材料，载流子输送材料和发光材料。用于电致发光的有机
19、材料应具备以下特性：用于电致发光的有机材料应具备以下特性：（）在可见光区域内具有较高的荧光量子效率或良好的（）在可见光区域内具有较高的荧光量子效率或良好的半导体特性，能有效地传导电子或空穴半导体特性，能有效地传导电子或空穴（）高质量成膜特性（）高质量成膜特性（）良好的稳定性和机械加工性能（）良好的稳定性和机械加工性能 电致发光中常用的材料包括小分子材料和聚合物电致发光中常用的材料包括小分子材料和聚合物 小分子的优点：小分子的优点：一是分子结构确定，易于合成和纯化一是分子结构确定，易于合成和纯化 二是小分子化合物多采用真空蒸镀成膜，容易形成致密而二是小分子化合物多采用真空蒸镀成膜，容易形成致密而
20、纯净的薄膜纯净的薄膜1、空穴传输材料 传输空穴的空穴传输材料应该具备以下条件：具有良好的空穴传输特性；具有较低的Eg（离化势），易于由阳极注入空穴；激发能量高于发光层的激发能量；不能与发光层形成激基复合物；具有良好的成膜性和较高的玻璃化温度，热稳定性好，可以用真空蒸发法形成致密的薄膜，不易结晶。空穴传输材料主要是芳香胺类，其中目前最常用的小分子空穴传输材料TPD和-NPB。2、电子传输材料传输电子的电子传输材料应满足以下要求：（1）具有良好的电子传输特性；（2）具有较低的Ea（电子亲和势），易于由阴极注入电子；（3）激发能量高于发光层的激发能量；（4）不能与发光层形成激基复合物；（5）成膜性和
21、化学稳定性良好，不易结晶。目前最常使用的电子传输材料是OXD-7和许多有机金属螯合物如Alq3 3、发光材料：用于OELD的发光材料首先要满足以下五点要求：具有高效率的固态荧光，无明显的浓度淬灭现象；具有良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载流子传输材料发生反应；易形成致密的非晶态薄膜且不易结晶；具有适当的发光波长；具有一定的载流子传输能力。配体微扰金属离子发光的配合物发光材料A、金属离子微扰配体发光的配合物发光材料具有优良的载流子传输特性和成膜性能，是目前最常用的OEL材料。B、配体微扰金属离子发光的配合物发光材料一般是稀土金属螯合物。4、缓冲层材料为了增强金属及其氧化物电极与有机材料的附
22、着强度引入的。阳极处：CuPc阴极处：LiF或MgF25、电极材料（1)阴极材料为提高电子的注入效率，要求选用功函数尽可能低的材料做阴极，功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。A单层金属阴极如Ag、Al、Li、Mg、Ca、In等。B合金阴极将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极。优点：提高器件量子效率和稳定性；能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。（2）阳极材料为提高空穴的注入效率，要求阳极的功函数尽可能高。作为显示器件还要求阳极透明，一般采用的有Au、透明导电聚合物（如聚苯胺）和ITO导电玻璃，常用ITO玻璃第三部分 聚合物ELD 最具有代表性的OLED高
23、分子发光材料就是聚对苯乙炔PPV poly(pphenylene vinylene)，有时也将高分子制作的OLED称为PLED。自从1990年剑桥大学首次在 Nature上报道PPV制备的电致发光器件得到了直流偏压驱动小于14V的蓝绿色光输出,到2009年该文章的引用次数已达6200次以上，开辟了高分子薄膜电致发光领域。之后的大部分研究工作集中在采用各种不同的功能团连接在PPV的主链上，以改变其发光性能；最近也有许多研究集中在有机膦类聚合物中在提高发光材料寿命方面，尤其以发蓝光材料的寿命问题难以解决。最近剑桥和C DT公司在我国申请的专利CN 2.0显示，通过设计合成的材料结构可提高热稳定性，
24、采用芴或者三芳基胺聚合物可提高OLED材料在脉冲驱动条件下的工作寿命。高分子OLED材料在使用操作性上与小分子不同，它不存在结晶堆积问题，在分子量或溶解性允许的范围内更易实现印刷、喷涂或旋涂等工艺，也更容易向柔性显示的目标迈进。以英国CDT公司为首的高分子OLED材料与器件企业不断通过专利交叉授权的形式获得微电子、光电、印刷等行业成熟技术的渗透和支持，以便尽早完成商品化和产业化。一、PLED的优点 体积小、驱动电压低、能耗低、制作简单、成本低等优点；良好的机械加工性能；通过旋涂、喷墨印刷技术等成膜；聚合物的玻璃化温度高，不易结晶；柔性显示。单层薄膜夹心式ITO/PPV/AL 双层或多层结构，增
25、加了载流子传输层 几种聚合物共混 小分子染料掺杂聚合物基板：玻璃 聚碳酸酯柔性衬底二、PLED的结构Mg:AgMg:AgMg:AgMg:AgPEM LHTLETLITOGlassPEM LPEM LPEM LETLHTLA B C D 图图1 1-1 14 4 聚聚合合物物电电致致发发光光器器件件结结构构示示意意图图F Fi ig g.1 1-1 14 4 S St tr ru uc ct tu ur re es s o of f p po ol ly ym me er r O OE EL LD Ds sE EM ML LE EM ML LE EM ML LE EM ML L 极化子在外加电场
26、作用下，在链内传递、跳跃、复合成为双极子，光辐射失活发光 聚合物ELD的发光过程，与小分子OELD相似，属于注入式发光。共轭链中的分子轨道，有一半成键分子轨道，另一半是反键分子轨道，这些轨道按能量高低依次排列。三、PELD的发光机制 电子率先填充于能量较低的成键分子轨道，而能量较高的反键分子轨道一般是空的。在外加电场作用下，阴极电子被注入到最低未占据分子轨道（LUMO）中形成负极化子，阳极注入空穴到最高占据分子轨道（HOMO）形成正极化子。正、负极化子在共轭聚合物链段上反方向迁移，最后正、负极化子复合形成激子，激子通过辐射衰减而发光。h v 电 子 注 入 正 负 极 子 复 合 空 穴 注
27、入 （）极 化 子 单 激 发 辐 射 衰 减 （）极 化 子LU MOe-H O MOe-图图1 1-1 15 5 聚聚合合物物电电致致发发光光过过程程F Fi ig g.1 1-1 15 5 T Th he e p pr ro oc ce es ss s o of f p po ol ly ym me er r e el le ec ct tr ro ol lu um mi in ne es sc ce en nc ce e图1-15给出了聚合物电致发光过程。Transparent Anode+用于ELD的聚合物材料要满足以下要求：具有高效率的固态荧光 具有良好的化学稳定性和热稳定性，加工
28、性能优良 易形成致密的非晶态薄膜且不易结晶 具有一定的发光波长 具有一定的载流子传输特性四、PELD的材料按材料的分子结构特性分为三类：A、主链共轭高分子材料具有长的共轭链，载流子传输性能优良包括PPV及其衍生物、聚对苯等B、非主链共轭高分子材料共轭度小，电子在侧链的挂接发光片断内移动C、掺杂高分子材料包括多种聚合物共混、将小分子材料分散在聚合物基质中两种方式。聚噻吩衍生物聚合物空穴传输材料 PPV PPV 聚乙烯基咔唑(PVK)聚硅烷 聚合物电子传输材料 含有三唑结构单元如TAZ的聚合物（PFTAZ）聚喹啉(PPQ)电极材料 ITOITO、聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物可用作聚合物ELD的阳极
29、阴极材料则尽量选用功函数较低的碱金属或碱土金属合金如Mg、Al、Ca等活泼金属 第四部分 OLED器件的制作 基片的清洗 有机功能薄膜的制备 电极的准备 封装四、有机发光二极管制备工艺四、有机发光二极管制备工艺nOLED器件的发光效率和稳定性、器件的成品率乃至器器件的发光效率和稳定性、器件的成品率乃至器件的成本等都要受到工艺技术的控制件的成本等都要受到工艺技术的控制n有机发光二极管工艺技术的发展对产业化进程尤为重有机发光二极管工艺技术的发展对产业化进程尤为重要要n制备工艺可分为小分子有机发光二极管制备工艺可分为小分子有机发光二极管OLED工艺技术，工艺技术，和聚合物发光二极管和聚合物发光二极管
30、PLED工艺技术两大类工艺技术两大类n小分子通常用蒸镀方法或干法制备，小分子通常用蒸镀方法或干法制备，一般用溶液方法或湿法制备一般用溶液方法或湿法制备小分子的工艺小分子的工艺n制备过程中的关键工艺技术，其中包括基制备过程中的关键工艺技术，其中包括基片的清洗和预处理、阴极隔离柱制备、有机功能薄膜和金片的清洗和预处理、阴极隔离柱制备、有机功能薄膜和金属电极的制备、彩色化技术、封装技术属电极的制备、彩色化技术、封装技术n与工艺技术密切相关的器件稳定性和寿命的问题与工艺技术密切相关的器件稳定性和寿命的问题基片清洗基片清洗 预处理预处理 空穴注入层空穴注入层 空穴传输层空穴传输层 发光层发光层 电子传输
31、层电子传输层 金属电极金属电极 后处理后处理 封装封装 性能测试性能测试、玻璃基片清洗与表面预处理、玻璃基片清洗与表面预处理n基层与之间界面对发光性能的影响非常重要，基层与之间界面对发光性能的影响非常重要，玻璃使用前必须仔细清洗，以彻底去除基片表面的污染物玻璃使用前必须仔细清洗，以彻底去除基片表面的污染物n污染物通常分为类：污染物通常分为类：有形颗粒，如尘埃有形颗粒，如尘埃有机物质，如有机物质，如油脂和涂料等油脂和涂料等无机物质，如碱、盐和锈斑等无机物质，如碱、盐和锈斑等微生物机体微生物机体n清除基片表面污染物的方法：化学清洗法、超声波清洗法、清除基片表面污染物的方法：化学清洗法、超声波清洗法
32、、紫外光清洗法，真空烘烤法及离子轰击法紫外光清洗法，真空烘烤法及离子轰击法n常用的常用的ITO薄膜表面预处理方法有：化学方法（酸碱处理）薄膜表面预处理方法有：化学方法（酸碱处理）和物理方法（氧等离子体处理，惰性气体溅射等）和物理方法（氧等离子体处理，惰性气体溅射等）、阴极隔离柱技术、阴极隔离柱技术n为了实现无源矩阵的高分辨率和彩色化，为了实现无源矩阵的高分辨率和彩色化，更好地解决阴极模板分辨率低和器件成品率低等更好地解决阴极模板分辨率低和器件成品率低等问题，人们在研究中引入了阴极隔离柱结构。问题，人们在研究中引入了阴极隔离柱结构。n即在器件制备中不使用金属模板，而是在蒸镀有即在器件制备中不使用
33、金属模板，而是在蒸镀有机薄膜和金属阴极之前，在基板上制作绝缘的间机薄膜和金属阴极之前，在基板上制作绝缘的间壁，最终实现将器件的不同像素隔开，实现像素壁，最终实现将器件的不同像素隔开，实现像素阵列阵列n在隔离柱制备中，广泛采用了绝缘的无机材料（如氮化硅，在隔离柱制备中，广泛采用了绝缘的无机材料（如氮化硅，碳化硅、氧化硅）、有机聚合物材料（如碳化硅、氧化硅）、有机聚合物材料（如PI、聚四氟乙烯等）、聚四氟乙烯等）和光刻胶等材料和光刻胶等材料n目前采用有机绝缘材料和光刻胶的隔离柱制备工艺目前采用有机绝缘材料和光刻胶的隔离柱制备工艺比较成熟。隔离柱的形状是隔离效果关键。比较成熟。隔离柱的形状是隔离效果
34、关键。倒梯形隔离柱结构倒梯形隔离柱结构绝缘缓冲层来解决同一像素间的短路问题，同时使用倒立梯形绝缘缓冲层来解决同一像素间的短路问题，同时使用倒立梯形的隔离柱来解决相邻像素间的短路问题的隔离柱来解决相邻像素间的短路问题n隔离柱的基本制作方法：隔离柱的基本制作方法：n（）在透明基片上旋涂第一层光敏有机绝缘材料，厚度（）在透明基片上旋涂第一层光敏有机绝缘材料，厚度为，一般为光敏型、前烘后曝光，曝为，一般为光敏型、前烘后曝光，曝光图形为网状结构或条状结构，线条的宽度由显示分辨率光图形为网状结构或条状结构，线条的宽度由显示分辨率即像素之间间隔决定，显影后线宽为，然即像素之间间隔决定，显影后线宽为，然后进行
35、后烘。后进行后烘。n（）在有机绝缘材料上旋涂第二层光敏型有机绝缘材（）在有机绝缘材料上旋涂第二层光敏型有机绝缘材料，膜厚为，一般为光刻后线条横截面能料，膜厚为，一般为光刻后线条横截面能形成上大下小倒梯形形状的光刻胶中的一种，一般为负型形成上大下小倒梯形形状的光刻胶中的一种，一般为负型光刻胶，前烘后对第二层有机绝缘体材料进行曝光，曝光光刻胶，前烘后对第二层有机绝缘体材料进行曝光，曝光图形为直线条，显影后的线宽为图形为直线条，显影后的线宽为有机薄膜或金属电极的制备有机薄膜或金属电极的制备n小分子器件通常采用真空蒸镀法制备有机薄膜小分子器件通常采用真空蒸镀法制备有机薄膜和金属电极，其具体操作过程是在
36、真空中加热蒸发容器和金属电极，其具体操作过程是在真空中加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到固体衬底或基片的表面形成固出，形成蒸汽流，入射到固体衬底或基片的表面形成固态薄膜态薄膜n该过程如果真空度太低，有机分子将与大量空气分子碰该过程如果真空度太低，有机分子将与大量空气分子碰撞，使膜层受到严重污染，甚至被氧化烧毁；此条件下撞，使膜层受到严重污染，甚至被氧化烧毁；此条件下沉积的金属往往没有光泽，表面粗糙，得不到均匀连续沉积的金属往往没有光泽，表面粗糙，得不到均匀连续的薄膜的薄膜n理论计算，为了保证镀膜质量
37、，当蒸发源到基片距离为理论计算，为了保证镀膜质量，当蒸发源到基片距离为25cm时，必须保证气压低于时，必须保证气压低于310-3Pa有机薄膜的制备有机薄膜的制备采用真空蒸镀法沉积成膜。包采用真空蒸镀法沉积成膜。包括以下三个基本过程：括以下三个基本过程：加热蒸发过程加热蒸发过程 气化原子或分子在蒸发源气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输送与基片之间的输送蒸发原子或分子在基片表蒸发原子或分子在基片表面上的沉积过程面上的沉积过程真空热蒸镀技术的三大缺点真空热蒸镀技术的三大缺点:1，环境要求高。工艺流程必须在真空室中进行，要求紧邻，环境要求高。工艺流程必须在真空室中进行，要求紧邻玻璃底板放置一块遮光板
38、，用以确定底板上沉积材料的图样。玻璃底板放置一块遮光板，用以确定底板上沉积材料的图样。2，制作大尺寸困难。真空热蒸镀技术在生产小屏时，相对，制作大尺寸困难。真空热蒸镀技术在生产小屏时，相对容易，但制造大屏幕时则困难重重。遮光板，极易受工艺流容易，但制造大屏幕时则困难重重。遮光板，极易受工艺流程中的高温环境影响而发生偏移，导致很难在大尺寸底板上程中的高温环境影响而发生偏移，导致很难在大尺寸底板上保持均匀的沉积率。保持均匀的沉积率。3，成本过高。流程复杂、环境特殊、良品率低等因素，造，成本过高。流程复杂、环境特殊、良品率低等因素，造成现阶段成现阶段OLED屏的售价居高不下。屏的售价居高不下。彩色化
39、技术彩色化技术n小分子全彩色显示技术方面，实现彩色化小分子全彩色显示技术方面，实现彩色化的方法有光色转换法、彩色滤光薄膜法、独立发光的方法有光色转换法、彩色滤光薄膜法、独立发光材料法等。材料法等。实现全色发光的几种方法三种基色独立，成本比较高制备白光OLED，使用滤色片着色，与LCD相同方式，效率低利用蓝光激发绿、红二次荧光，效率优于BSOLED(Stacked OLED)，高分辨率，要求高级制膜技术n分别蒸镀工艺方式是通过以红绿蓝三色为独立发光分别蒸镀工艺方式是通过以红绿蓝三色为独立发光材料进行发光，是目前彩色化常用的工艺方法。材料进行发光，是目前彩色化常用的工艺方法。n彩色滤光薄膜法是以白
40、色为背光源材料，透过类似彩色滤光薄膜法是以白色为背光源材料，透过类似彩色滤光片来达到全彩色效果，这种方法可以使用彩色滤光片来达到全彩色效果，这种方法可以使用彩色滤光片技术，其关键在于白色光源和彩色滤光薄膜的彩色滤光片技术，其关键在于白色光源和彩色滤光薄膜的成本。成本。n光色转换法主要利用蓝光为发光光源，经光色转换薄膜将光色转换法主要利用蓝光为发光光源，经光色转换薄膜将蓝光分别转换成红光或蓝绿光而实现红绿蓝三色光。蓝光分别转换成红光或蓝绿光而实现红绿蓝三色光。n蓝光发光材料虽不需要制造对应像素的图形，但光色转换蓝光发光材料虽不需要制造对应像素的图形，但光色转换薄膜需要制作对应像素的图形。此种方法
41、转换率是关键，薄膜需要制作对应像素的图形。此种方法转换率是关键，发光效率优于彩色滤光薄膜法，但不如三色独立发光材料发光效率优于彩色滤光薄膜法，但不如三色独立发光材料法。法。的封装技术的封装技术n对水和氧极为敏感，因此封装技术直接影响器对水和氧极为敏感，因此封装技术直接影响器件的稳定性和寿命件的稳定性和寿命n）、封装技术）、封装技术n主要有种技术：金属盖封装、玻璃基片封装，主要有种技术：金属盖封装、玻璃基片封装，薄膜封装。薄膜封装。n目前常用的封装技术是玻璃基片封装。用带有目前常用的封装技术是玻璃基片封装。用带有凹槽的玻璃基片与基片压合在一起凹槽的玻璃基片与基片压合在一起n玻璃封装片的加工有两种
42、方法，一种是喷砂，玻璃封装片的加工有两种方法，一种是喷砂，另一种采取腐蚀方式。另一种采取腐蚀方式。n器件要求氧气的透过率为器件要求氧气的透过率为以下，水气透过率为以下，水气透过率为以下以下n水气来源有两种：水气来源有两种：n经由外在环境渗透进入器件内经由外在环境渗透进入器件内n或是在工艺中被每一层物质吸收的水汽。或是在工艺中被每一层物质吸收的水汽。n为了减少水汽进入组件或排除由工艺中吸附的水汽，一为了减少水汽进入组件或排除由工艺中吸附的水汽，一般最常用的物质为吸水材料，般最常用的物质为吸水材料，n干燥剂和干燥片通过贴附在封装玻璃基片的内侧以吸附干燥剂和干燥片通过贴附在封装玻璃基片的内侧以吸附器
43、件内部的水分器件内部的水分）、吸水材料）、吸水材料n）、封装工艺流程）、封装工艺流程）、水氧浓度控制和封装压合）、水氧浓度控制和封装压合OLED器件封装过程中水氧浓度要达到一定的标准，必须器件封装过程中水氧浓度要达到一定的标准，必须在水氧浓度很低的情况下完成在水氧浓度很低的情况下完成水氧浓度控制是通过循环精制设备完成的水氧浓度控制是通过循环精制设备完成的在压合过程中，要控制固化胶的高度和宽度，使封装在压合过程中，要控制固化胶的高度和宽度，使封装腔室内的压力合适，以避免封装后器件产生气泡的现象腔室内的压力合适，以避免封装后器件产生气泡的现象。聚合物ELD的制作 旋涂法：将材料溶解在有机溶剂中，滴
44、加在基板上，甩胶，蒸镀电极。简单，膜层均匀无针孔，易于大面积器件 喷涂（intjet）：喷墨方式制作三基色象元，易于实现彩色和全色显示工艺简单 浸取法 印刷法 器件的封装 器件的有机材料和金属电极遇到水汽和氧气发生氧化、晶化等物理化学变化，从而失效，必须封装、环氧树脂对器件封装，添加分子筛吸湿等。PM驱动1、发射光谱：与基质和掺杂有关下图示出一组R、G、B有机EL器件的发射光谱 这组有机EL器件的发射材料特性OLED颜色BGR杂质PeryleneCoumarin6DCJT亮度（cd/m2）3551980770发光效率（lm/w)0.563.91.3驱动电压（V）1089量子效率0.0120.0
45、30.0252、发光亮度：与驱动电压、电流密度、掺杂有关1、LV呈现很好的开关特性2、L随工作电流密度增加而增加3、同一基质的OLED材料，L与掺杂种类和浓度有关LV104103102DC10100LJ mA/cm210410310210100103、发光效率比无机EL器件的发光效率高=L/J,1VJLVVJLvCurrent efficiency vPower efficiency 4、响应速度快 1us5、寿命 与基质和掺杂有关6、量子效率1）内部量子效率2）外部量子效率3）视觉灵敏发光效率内部量子效率 定义：注入的电子-空穴(Ne)对转变为光子(Nph0)的比例Q0为内部量子效率：Q0=
46、Nph0/Ne外部量子效率由于界面反射等因素的存在，产生的光子中相当一部分将无法从器件中发射出来，实际可以观察到的光子数只有Nph定义外部量子效率Q：Q=Nph/Ne=eNph/tI0其中Ne=tI0/e，t 是时间，I0 是流入电流内部与外部量子效率的关系由于光的反射现象，有机发光层中的光子无法全部从薄膜中发射到空气中，绝大部分将无法为外部观察到，因而一般地有：Nph=0.2Nph0即：外部量子效率只有内部量子效率的20%，实际上此值只有约10%视觉灵敏发光效率 从薄膜中发射的光子可以具有不同波长，而人眼对于不同波长的光有不同的视觉灵敏度，因此对于同样强度的光，人的主观感觉可能完全不同。定义
47、视觉灵敏发光效率：（lm/W）=Lo(cd/m2)/Pin(W/m2)其中Pin是单位面积的输入功率，L0是亮度几种效率的应用1)、评价器件时多使用视觉灵敏发光效率；2）、评价器件结构、材料性能时，多使用外部量子效率；3）、目前的高亮度器件的（lm/W）可达10 lm/W，外部量子效率可达4-5%。提高内部量子效率的方法1998年，美国Princeton大学Baldo等人利用在稀土类发光材料中添加Ir（铱）错体荧光染料iridium polypropylene(Ir(ppy)3)，使得处于三重态的电子可能通过所谓“Foster能量传递”改变为单重态状态，获得荧光，从而使内部量子效率在理论上达到
48、100%。问题：这种材料的寿命短 第六部分第六部分有机发光二极管的显示驱动技术有机发光二极管的显示驱动技术n发光强度和注入电流成正比，注入到显发光强度和注入电流成正比，注入到显示器件中的每个显示像素的电流可以单独控制，示器件中的每个显示像素的电流可以单独控制，不同的显示像素在驱动信号作用下，在显示器上不同的显示像素在驱动信号作用下，在显示器上合成出各种字符、数字、图形以及图像。合成出各种字符、数字、图形以及图像。n有机电致发光显示驱动的功能就是提供这种电流有机电致发光显示驱动的功能就是提供这种电流信号信号n依驱动方式分为被动式（依驱动方式分为被动式（passive matrix，即，即PM-O
49、LED）与主动式（）与主动式（active matrix，即，即AM-OLED）两类）两类 n有源驱动突出的特点是恒流驱动电路集成在显示屏上，而有源驱动突出的特点是恒流驱动电路集成在显示屏上，而且每一个发光像素对应其矩阵寻址用薄膜晶体管、驱动发且每一个发光像素对应其矩阵寻址用薄膜晶体管、驱动发光用薄膜晶体管、存储电容等光用薄膜晶体管、存储电容等n有机电致发光显示器件具有二极管特性，因此原则上为单有机电致发光显示器件具有二极管特性，因此原则上为单向直流驱动向直流驱动n但是由于有机发光薄膜的厚度在纳米量级，发光面积尺寸但是由于有机发光薄膜的厚度在纳米量级，发光面积尺寸一般大于微米，器件具有很明显的
50、电容特性，为了一般大于微米，器件具有很明显的电容特性，为了提高显示器件的刷新频率，对不发光的像素对应的电容进提高显示器件的刷新频率，对不发光的像素对应的电容进行快速放电行快速放电n目前很多驱动电路采用目前很多驱动电路采用正向恒流反向恒压正向恒流反向恒压的驱动模式的驱动模式静态驱动器原理静态驱动器原理n（）静态驱动方式（）静态驱动方式n一般各有机电致发光像素的阴极是连在一一般各有机电致发光像素的阴极是连在一起的，各像素的阳极是分别引出的起的，各像素的阳极是分别引出的静态驱动方式示意图静态驱动方式示意图n器件的阴极连在一起引出接到某一电压源器件的阴极连在一起引出接到某一电压源，阳极阳极通过一个可控
