oled顯示技術論文
OLED憑借其在厚度、視角以及在發光效率等方面的優勢成為目前平板顯示技術開發的重點。下面是學習啦小編整理的oled顯示技術論文，希望你能從中得到感悟!
oled顯示技術論文篇一
OLED技術及柔性OLED性能、缺陷的研究
摘要：OLED憑借其在厚度、視角以及在發光效率等方面的優勢成為目前平板顯示技術開發的重點。首先簡單介紹了OLED的結構、發光原理、驅動電路、發光材料等基本概念。重點針對柔性OLED，闡述了它的優點、缺陷，并進一步對其性能的改善做了相關研究。
關鍵詞：有機電致發光顯示器;柔性OLED;性能; 改善
中圖分類號：TN304 文獻標識碼：A
The OLED Technology，The Performance and Deficiency of Flexible OLED
CAO Yan1,2,WANG Hui1
(1.School of Electronics，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China;
2.Suzhou industrial park institute of vocational technology，Suzhou 215021，China)
Abstract:OLED depends on the superiority of thickness, angle of view, luminous efficiency becomes the key of panel display technology development. This paper introduce the structure, luminescence principle, drive circuit, luminescent materials of OLED simply. The main point is the performance and deficiency of flexible OLED, and the improvement of performance.
Keywords: OLED; flexible OLED; performance;improvement
引言
21世紀是"3C"，即通訊(communication)、計算機(computer)與消費性電子器材(consumer electronics)的時代，處于這樣的時代，人們對平面顯示器的要求也越來越高。平面顯示器，從幾十英寸的廣告牌到一英寸以下的手機顯示屏都有，包括了STN-LCD(超扭轉向列式液晶)、TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)以及PDP(等離子平板顯示)等各種顯示器。OLED(有機電致發光顯示器)是開發最晚的，但目前它已成為最具發展潛力以及最有可能取代LCD的顯示器。相對LCD，OLED存在許多優勢：驅動電壓低(10V以下);自發光、無需背光板、耗電量大大減少;視角廣，達170°以上;反應時間快，約為10～100ns;不存在LCD的殘影現象;可采用全彩制作，包括RGB三原色制作和白光制作;亮度可高達10，000cd/m2;高發光效率約16lm/w;厚度薄、體積小、重量輕;可制作大尺寸與可撓曲性面板;可使用溫度范圍大;制程簡單，具有低成本優勢等。
具有以上眾多優勢的OLED顯示器，不存在從側面看不清楚的問題;也不會有LCD影像殘留及畫面跳動的情況;不但便宜，而且省電;相對于LCD，顏色更鮮艷，對比更鮮明，而厚度小于2 mm的全彩面板更是只有OLED才能做到。
1OLED的基本結構及發光原理
OLED的典型結構如圖1所示，用ITO(氧化銦錫)導電薄膜作陽極(正極板)，金屬作陰極(負極板)，中間淀積一層有機發光材料作為發光層。其中的空穴、電子傳輸層是為了提高發光效率而增加的。OLED利用外加電場使空穴和電子分別從正、負極板注入到空穴和電子傳輸層，再由傳輸層遷移至發光層，在發光層相遇形成激子，激發發光分子，發光分子經過輻射弛豫而發出可見光[1]，如圖1所示。其發光的顏色取決于有機發光層材料，所以可以通過改變發光層的材料而得到所需要的顏色。
2OLED的驅動技術
OLED的驅動方式有主動式(即AM-OLED有源驅動)和被動式(即PM-OLED無源驅動)兩種。驅動的電路設計原理如圖2所示。無源式驅動電路主要用于小尺寸面板的驅動，這種驅動方式工作在高脈沖電流下，這會使得像素的壽命縮短，而且其分辨率較低，但它的制作成本較低、而且工藝簡單。與無源式相反，有源式驅動電路成本比較昂貴、制作工藝也相對比較復雜，但因不需在高脈沖電流下工作，所以效率較高，壽命也較長，主要用于大尺寸、高分辨率、高信息容量的全彩化OLED顯示產品[2]。
3OLED的發光材料
OLED的發光材料既有分子量介于500～2，000之間的小分子化合物，也有分子量約為10，000～100，000的高分子聚合物。
八羥基喹啉鋁(Alq3)是常用的小分子發光材料，它可輻射出波長在450nm～700nm之間的綠光，峰值為550nm，其分子結構如圖3所示。如果在Alq3中摻入其它雜質或用其它元素(Mg、Zn等)取代鋁，就可得到不同顏色、不同亮度的輻射光。
有機小分子的結晶現象降低了OLED器件的使用壽命，而且為了提高發光效率，小分子OLED大多采用多層結構，器件裝配比較困難，大面積顯示的成本則更高。而高分子聚合物具有強的撓曲性、易加工成型、不易結晶、同時鏈狀共軛聚合物的能帶隙數值與可見光能量相當、可溶性聚合物優良的機械性能和良好的成膜性，這些都使得高分子聚合物更加適合大面積顯示。聚對苯乙烯、聚噻吩和聚烷基芴是常用的高分子聚合物發光材料。
無論高分子材料還是低分子材料用于OLED都要滿足以下條件：高量子效率的熒光特性，熒光光譜主要分布可見光區域;有高的導電率，能傳導電子或空穴;成膜性好，在幾十納米的薄層中不產生針孔;良好的熱穩定性。
OLED的發光顏色取決于有機發光層材料，所以可通過改變發光層的材料而得到所需要的顏色，通常是向發光層主體材料中摻入有機染料來改變輻射光的顏色。摻入的有機染料需滿足：高量子效率、染料的吸收光譜與主體材料的發射光譜重疊較好、紅綠蘭三原色的發射峰盡可能窄、穩定性好。摻入DCM、DCJTB和TPBD可得到紅色輻射光，摻入Coumarin6、quinacridone和Coronene等可得到綠色輻射光，摻入OXD-(P-NMe2)和Distyrylary-lene等可得到藍色輻射光。
4柔性OLED及其存在的問題
2003年，臺灣交通大學OLED試驗室的陳金鑫教授研究開發出可卷曲OLED(也叫柔性OLED，即FOLED)。傳統的OLED器件采用玻璃作基板，在其上鍍一層ITO導電薄膜作為有機電致發光顯示器的陽極，而柔性OLED則用塑料襯底代替了玻璃襯底。
4.1FOLED的優勢
(1)柔韌性：FOLED的陽極基板可以是具有良好的柔韌性和透光性的塑料基片(典型的是PET基片)、反光的金屬箔以及非常薄的玻璃基片(如50μm厚的Schott D263 borosilicate glass硼硅玻璃)等。這些材料使得OLED能夠彎曲，并且可以卷成任意的形狀;
(2)重量輕、外形薄、耐用性好：FOLED最常用的襯底是聚酯類塑料襯底，其柔韌性很強，既輕又薄(FOLED重量約為同等面積玻璃襯底OLED的十分之一，厚度約為125～175μm左右)[3]。由于襯底的柔韌性很好，因而FOLED器件一般不易破損，更耐沖擊，與普通玻璃襯底的器件相比更加耐用;
(3)成本更低，性能更好：隨著可實現連續化滾筒式生產的有機氣相淀積工藝的出現，FOLED的生產成本更低，而且可實現大規模量產。目前制作的FOLED器件的亮度高于5×104cd/m2，發光效率可超過400lm/W，與制作在玻璃襯底上的OLED相比FOLED的性能顯得更好。
4.2FOLED存在的問題
選擇柔性襯底作為OLED的基板時，由于襯底本身的性質，給器件和制作過程帶來了很多問題。
(1)平整性較差：通常柔性襯底的平整性要比玻璃襯底差，這不符合表面要求。大部分淀積技術是共形的，制備的薄膜會復制襯底的表面形態，使得襯底以上的各層都凹凸不平。這會造成器件的短路，引起器件損壞;
(2)熔點低：柔性襯底的熔點很低，而OLED基板的工藝溫度卻很高，所以，在制作過程中柔性襯底會變形甚至熔化[4]。即使溫度較低的環境中，柔性襯底尺寸也不穩定，這給多層結構的OLED制作在精確地整齊排列上帶來了很大的困難;
(3)壽命短：OLED對水蒸汽和氧氣都比較敏感，而大部分柔性襯底的水、氧透過率均比較高(表1[5]為幾種常見的柔性襯底材料每天對水、氧的滲透速率)。當水汽和氧氣進入到器件內部時，會影響陰極與發光層之間的粘附性、使有機膜層內發生化學反應。這些都會導致器件的光電特性急劇衰退，造成器件迅速老化、失效。與玻璃襯底相比，塑料襯底對水汽和氧氣的隔離及對器件防老化的保護作用都不夠理想，無法滿足顯示器連續工作超過10，000小時的壽命要求;
(4)ITO薄膜易脫落：為了配合熔點低的柔性襯底，只能在低溫下淀積ITO導電薄膜，制成的ITO導電薄膜電阻率高、透明度差，與柔性襯底之間的粘附性不好，在彎曲時易折裂，造成器件失效[6]。由于常用的柔性襯底PET與ITO的熱膨脹系數相反，在溫度變化時，一個收縮，另一個則膨脹，因此ITO薄膜比較容易脫落重。另外，在工作過程中，也會因為器件發熱而導致ITO導電薄膜脫落。
4.3提高FOLED器件的使用壽命
影響FOLED使用壽命的主要原因是襯底的水、氧透過率太高。因此，重點在于如何解決水、氧的滲透：
(1)在柔性襯底上淀積一層防止氣體向塑料襯底內擴散的致密的介電材料，此介電層要無針孔、無晶粒邊界缺陷;
(2)為器件加上一個柔性聚合物蓋板，在基板和蓋板上制作阻擋層用以阻擋水、氧的滲透;
(3)采用金屬箔作為FOLED的襯底，箔的水汽透過率低，而且可承受高溫制作工藝，這種FOLED通常為上發光型OLED;
(4)將顯示器密封在干燥的惰性氣體氛圍中，也可以將氧化鈣、氧化鋇等吸附劑加入到顯示器的密封殼中除去殘留在內部的水和氧氣;
(5)對柔性襯底和制備好的FOLED器件進行多層膜包覆密封，這也是目前的發展、研究重點，典型代表技術是Barix技術。Barix技術是由環球顯示公司、Vitex系統公司以及Battelle公司合作開發的。
Barix技術是利用真空鍍膜工藝制備有機高密度介電層與無機聚合物交替而成的多層結構，有效地避免了層與層之間的相互影響。聚合物在真空中淀積、交聯，形成一種聚丙烯酸酯膜，將有機薄膜沉積在聚合物膜層上，成為阻擋水、氧滲透的屏障。Barix結構的最后一層是ITO層，這一層就可以作為OLED的陽極。此外，這種結構中的聚合物層還能使襯底表面光滑，阻擋層還可根據具體要求將襯底裁剪成任意形狀，以滿足各種顯示器的需要。
M.S.Weaver等人描述了一種用于柔性OLED的多層膜阻擋結構。采用175μm厚的PET作為襯底的OLED，其結構為：ITO(160nm)/CuPc(10nm)/α-NPD(30nm)/CPB(30nm)/BAlq(10nm)/Alq3(30nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)，在Al上交替淀積有機和金屬薄膜。這樣一種FOLED，采用4～5層交替的聚乙烯薄膜和無機氧化物薄膜對其進行封裝。而測量結果表明這種器件每天的水汽透過率小于 、初始發光亮度為425cd/m2，符合柔性OLED的實用要求[7]。
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