有機(jī)電致發(fā)光顯示OLED(非常好的平板顯示資料)

1、第第5章章 有極電致發(fā)光有極電致發(fā)光 OLED平板顯示器的明日之星平板顯示器的明日之星 目錄有機(jī)電致發(fā)光顯示簡介有機(jī)電致發(fā)光顯示簡介有機(jī)聚合物電致發(fā)光器件的工作原理有機(jī)聚合物電致發(fā)光器件的工作原理有機(jī)發(fā)光二極管制備工藝有機(jī)發(fā)光二極管制備工藝OLED陰極隔離柱和彩色化技術(shù)陰極隔離柱和彩色化技術(shù)OLED的穩(wěn)定性和壽命的穩(wěn)定性和壽命新型新型OLED技術(shù)技術(shù)5.1有機(jī)電致發(fā)光顯示簡介有機(jī)電致發(fā)光顯示，又稱有機(jī)發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光有機(jī)電致發(fā)光顯示，又稱有機(jī)發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光顯示顯示(Organic Light Emitting Diode,OLED)，是自，是自20世世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種新型顯示技術(shù)

2、，其原理是通過紀(jì)中期發(fā)展起來的一種新型顯示技術(shù)，其原理是通過正負(fù)載流子注入有機(jī)半導(dǎo)體薄膜后復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光正負(fù)載流子注入有機(jī)半導(dǎo)體薄膜后復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光 。與液晶顯示器相比，具有與液晶顯示器相比，具有: :全固態(tài)、主動(dòng)發(fā)光、高亮度、高對(duì)比度、超薄、全固態(tài)、主動(dòng)發(fā)光、高亮度、高對(duì)比度、超薄、低成本、低功耗、無視角限制、工作溫度范圍低成本、低功耗、無視角限制、工作溫度范圍寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。被認(rèn)為是最有可能替代液晶顯示器的技術(shù)被認(rèn)為是最有可能替代液晶顯示器的技術(shù) 特點(diǎn)特點(diǎn)概念概念：OLED發(fā)展歷史發(fā)展歷史 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） 199

3、0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 1998年，Cambridge Display Technology公司展示了第一個(gè)PLED單色顯示屏 2005年，我國第一條OLED大規(guī)模生產(chǎn)線在江蘇昆山開始興建。今天，高效率今天，高效率(15 lm/w)(15 lm/w)和高穩(wěn)定性和高穩(wěn)定性( (發(fā)光強(qiáng)度為發(fā)光強(qiáng)度為150 150 cd/m2cd/m2時(shí)，工作壽命時(shí)，工作壽命10,00010,000小時(shí)小時(shí)) )的有

4、機(jī)的有機(jī)ELEL器件已經(jīng)研器件已經(jīng)研制出來。制出來。分類分類優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：自發(fā)光材料，不需用到背光板，同時(shí)視角廣、自發(fā)光材料，不需用到背光板，同時(shí)視角廣、畫質(zhì)均勻、反應(yīng)速度快、較易彩色化、用簡單驅(qū)動(dòng)電畫質(zhì)均勻、反應(yīng)速度快、較易彩色化、用簡單驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到發(fā)光、制程簡單、可制作成撓曲式面板，路即可達(dá)到發(fā)光、制程簡單、可制作成撓曲式面板，符合輕薄短小的原則，應(yīng)用范圍屬于中小尺寸面板；符合輕薄短小的原則，應(yīng)用范圍屬于中小尺寸面板；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于由于OLEDOLED驅(qū)動(dòng)電壓較高、因此在能量上使用驅(qū)動(dòng)電壓較高、因此在能量上使用的效益較差。的效益較差。1 1、根據(jù)采用有機(jī)材料的分子量不同分為兩種：、根據(jù)

5、采用有機(jī)材料的分子量不同分為兩種：一種一種是采用小分子材料，簡稱是采用小分子材料，簡稱OLEDOLED；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：PLEDPLED由于不需經(jīng)過薄膜制程及高價(jià)的真空裝置，由于不需經(jīng)過薄膜制程及高價(jià)的真空裝置，組件構(gòu)造只有組件構(gòu)造只有2 2層，較為簡單，因此在投資成本上較層，較為簡單，因此在投資成本上較OLEDOLED低很多；低很多；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：但由于但由于PLEDPLED在色彩的表現(xiàn)上不如在色彩的表現(xiàn)上不如OLEDOLED佳，每個(gè)顏佳，每個(gè)顏色衰減常數(shù)不同，必須對(duì)色彩偏差做補(bǔ)償，同時(shí)頻寬又色衰減常數(shù)不同，必須對(duì)色彩偏差做補(bǔ)償，同時(shí)頻寬又大，發(fā)光色彩不易調(diào)整，因此產(chǎn)品的壽命亦較短暫。大，發(fā)光色彩不

6、易調(diào)整，因此產(chǎn)品的壽命亦較短暫。另一種另一種是采用高分子材料，稱是采用高分子材料，稱Polymer OLED，簡稱，簡稱PLEDPLED；目前目前PLEDPLED主要應(yīng)用范圍以大尺寸面板為主。從產(chǎn)品的主要應(yīng)用范圍以大尺寸面板為主。從產(chǎn)品的市場來看，市場來看，OLEDOLED的市場利益要往高單價(jià)、高附加價(jià)值的的市場利益要往高單價(jià)、高附加價(jià)值的產(chǎn)品發(fā)展，而產(chǎn)品發(fā)展，而PLEDPLED則往大量而低單價(jià)的產(chǎn)品發(fā)展。則往大量而低單價(jià)的產(chǎn)品發(fā)展。 發(fā)光材料發(fā)光材料空穴傳輸材料空穴傳輸材料電子傳輸材料電子傳輸材料電極修飾材料電極修飾材料阻擋層材料阻擋層材料2根據(jù)功能不同根據(jù)功能不同3 3、按照驅(qū)動(dòng)方式、按照

7、驅(qū)動(dòng)方式無源矩陣無源矩陣PM-OLEDPM-OLED和和有源矩陣有源矩陣AM-OLEDAM-OLED，前，前者采用者采用ITOITO玻璃基板，玻璃基板，后者采用后者采用TFTTFT基板。專基板。專家預(yù)測，家預(yù)測，OLEDOLED顯示器顯示器可能在可能在20152015年后取代年后取代LCDLCD的主導(dǎo)地位，成為的主導(dǎo)地位，成為市場主流顯示器。市場主流顯示器。無源無源PMOLED有源有源AMOLCD特色特色v瞬間注入強(qiáng)大電流而瞬間高亮度發(fā)瞬間注入強(qiáng)大電流而瞬間高亮度發(fā)光光v面板需外界驅(qū)動(dòng)面板需外界驅(qū)動(dòng)v掃描線逐步掃描掃描線逐步掃描每個(gè)像素可獨(dú)立運(yùn)作并連續(xù)驅(qū)動(dòng)，搭每個(gè)像素可獨(dú)立運(yùn)作并連續(xù)驅(qū)動(dòng)，搭配

8、配TFT驅(qū)動(dòng)電路可連續(xù)發(fā)光全彩色顯示驅(qū)動(dòng)電路可連續(xù)發(fā)光全彩色顯示TFT驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路資料逐步寫入掃描資料逐步寫入掃描需在需在TFT基板上形成基板上形成OLED像素像素顯示顯示性能性能但色或多色（全彩色也可以）但色或多色（全彩色也可以）全彩色全彩色相對(duì)相對(duì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)v組成結(jié)構(gòu)簡單；組成結(jié)構(gòu)簡單；v材料和技術(shù)成本低；材料和技術(shù)成本低；v技術(shù)門檻低；技術(shù)門檻低；v灰階容易控制；灰階容易控制；低驅(qū)動(dòng)電壓和低功耗；低驅(qū)動(dòng)電壓和低功耗；適合大尺寸、高分辨率發(fā)展；適合大尺寸、高分辨率發(fā)展；亮度容易提高；亮度容易提高；發(fā)光壽命長，響應(yīng)速度快；發(fā)光壽命長，響應(yīng)速度快；相對(duì)相對(duì)缺點(diǎn)缺點(diǎn)v不適合大尺寸、高分辨率；不

9、適合大尺寸、高分辨率；v耗電量大；耗電量大；v發(fā)光壽命和效率少；發(fā)光壽命和效率少；技術(shù)門檻高；技術(shù)門檻高；材料成本高；材料成本高；應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域8寸一下單色或多色顯示器：寸一下單色或多色顯示器：目前市場為車用音響顯示器、手機(jī)、目前市場為車用音響顯示器、手機(jī)、PDA、游戲機(jī)等單色或多彩中小型顯、游戲機(jī)等單色或多彩中小型顯示器。示器。8寸以上全彩色顯示器；寸以上全彩色顯示器；表表1 有源有源AMOLCD與無源與無源PMOLED性能比較性能比較OLED的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn) 首先，首先，OLED視野角度寬、輕薄、便于攜帶；視野角度寬、輕薄、便于攜帶； 其次，它亮度、對(duì)比度高、色彩豐富、響應(yīng)速度快；其次，它亮

10、度、對(duì)比度高、色彩豐富、響應(yīng)速度快； 更加獨(dú)特的是，更加獨(dú)特的是，OLED產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)軟屏；產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)軟屏； OLED還有工作溫度范圍寬、低壓驅(qū)動(dòng)、工藝簡單、還有工作溫度范圍寬、低壓驅(qū)動(dòng)、工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。成本低等優(yōu)點(diǎn)。 OLED的缺點(diǎn)的缺點(diǎn) 目前最突出的缺陷是其使用壽命較短，一般為目前最突出的缺陷是其使用壽命較短，一般為5000小時(shí)左小時(shí)左右。電視機(jī)要求顯示屏的壽命最少為右。電視機(jī)要求顯示屏的壽命最少為1.5萬小時(shí)。這使得萬小時(shí)。這使得OLED想全面取代想全面取代LCD尚需要一段時(shí)間。尚需要一段時(shí)間。 中國中國OLED市場情況市場情況外來發(fā)展領(lǐng)域：外來發(fā)展領(lǐng)域：3G通信領(lǐng)域通信領(lǐng)域 壁掛

11、電視和桌面顯示器壁掛電視和桌面顯示器 軍事和特殊用途軍事和特殊用途 柔軟顯示器柔軟顯示器 開發(fā)新型開發(fā)新型OLEDOLED有機(jī)材料以有機(jī)材料以期進(jìn)一步提高器件性能；期進(jìn)一步提高器件性能； 改善生產(chǎn)工藝，提高成品改善生產(chǎn)工藝，提高成品率，以保證產(chǎn)品推向市場后率，以保證產(chǎn)品推向市場后的競爭力；的競爭力；研制彩色顯示屏及相關(guān)驅(qū)動(dòng)研制彩色顯示屏及相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路；電路； 為了實(shí)現(xiàn)大面積顯示，研為了實(shí)現(xiàn)大面積顯示，研發(fā)低溫多晶硅發(fā)低溫多晶硅TFTTFT方式驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)的的OLEDOLED顯示器顯示器目前國際上，目前國際上，OLED技術(shù)發(fā)展的技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)重要趨勢是：幾個(gè)重要趨勢是：5.2有機(jī)電致發(fā)光基本理論

12、問題 有機(jī)聚合物分子是由有機(jī)聚合物分子是由C C、H H、O O、N N、S S等原子通過共等原子通過共價(jià)鍵按一定順序結(jié)合而形價(jià)鍵按一定順序結(jié)合而形成的。成的。共價(jià)鍵分共價(jià)鍵分 鍵和鍵和 鍵兩鍵兩種，有機(jī)聚合物半導(dǎo)體種，有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料的光電活性主要來自材料的光電活性主要來自分子外層價(jià)電子活動(dòng)。分子外層價(jià)電子活動(dòng)。5.2.1有機(jī)有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料簡介聚合物半導(dǎo)體材料簡介 1. 有機(jī)有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料分子結(jié)構(gòu)聚合物半導(dǎo)體材料分子結(jié)構(gòu)圖圖5-1 有機(jī)分子中的電子躍遷示意圖有機(jī)分子中的電子躍遷示意圖從上圖中可以看出：總之，有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料的分子結(jié)構(gòu)中一般含有共軛雙鍵(提供 電子)和

13、O、N、S(提供孤對(duì)電子即n電子)，另外通過化學(xué)方法將生色團(tuán)或助色團(tuán)引入有機(jī)/聚合物分子中，也可達(dá)到對(duì)有機(jī)/聚合物半導(dǎo)體材料光電性能的有效調(diào)節(jié)。 具有較好空穴傳輸能力的分子中一般都含有多個(gè)的芳具有較好空穴傳輸能力的分子中一般都含有多個(gè)的芳香胺基元香胺基元2. 用于有機(jī)電致發(fā)光的有機(jī)半導(dǎo)體材料用于有機(jī)電致發(fā)光的有機(jī)半導(dǎo)體材料 空穴傳輸材料在分子結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為富電子體系，具有較強(qiáng)的電子授予能力（易氧化）。如圖5-2?？昭▊鬏敳牧峡昭▊鬏敳牧?圖圖5-2 常見的一些空穴小分子傳輸材料常見的一些空穴小分子傳輸材料MTADATS(R=H,Me)TPDNPB一般來說，空穴傳輸材料應(yīng)滿足以下條件： 成膜性好：

14、一般來說分子結(jié)構(gòu)本身越規(guī)整，成膜質(zhì)量成膜性好：一般來說分子結(jié)構(gòu)本身越規(guī)整，成膜質(zhì)量越差，相應(yīng)的器件越容易短路。越差，相應(yīng)的器件越容易短路。 穩(wěn)定性好：材料的玻璃化溫度高，成膜的穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好：材料的玻璃化溫度高，成膜的穩(wěn)定性好。 空穴遷移率高；空穴遷移率高； 較好的電化學(xué)穩(wěn)定性；較好的電化學(xué)穩(wěn)定性； 具有和陽極（具有和陽極（ITO）相匹配的電離能；）相匹配的電離能；具有和發(fā)光層相匹配的能級(jí)具有和發(fā)光層相匹配的能級(jí) ?？昭▊鬏攲涌昭▊鬏攲?發(fā)發(fā)光層界面接觸光層界面接觸的四種形式的四種形式圖圖5-3 空穴傳輸層空穴傳輸層/發(fā)光層界面接觸的形式發(fā)光層界面接觸的形式最低空最低空軌道軌道最高占最高占

15、有軌道有軌道發(fā)光材料 圖圖5-45-4列出了一些常用的小分子發(fā)光材料，除了考慮列出了一些常用的小分子發(fā)光材料，除了考慮成膜性、穩(wěn)定性、能級(jí)匹配、載流子遷移率等因素外，成膜性、穩(wěn)定性、能級(jí)匹配、載流子遷移率等因素外，在選擇發(fā)光材料時(shí)還應(yīng)考慮到以下幾點(diǎn)：在選擇發(fā)光材料時(shí)還應(yīng)考慮到以下幾點(diǎn)： 較高的熒光量子效率較高的熒光量子效率 抑制薄膜中聚集體的形成抑制薄膜中聚集體的形成 發(fā)光層的位置發(fā)光層的位置圖圖5-4常用的小分子發(fā)光材料常用的小分子發(fā)光材料電子傳輸材料 電子傳輸材料在分子結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為缺電子體系。除電子傳輸材料在分子結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為缺電子體系。除Alq3外，外，PBD、F-CuPc、OXD-1和和

16、TAZ是應(yīng)用較多的是應(yīng)用較多的傳輸材料。如圖傳輸材料。如圖5-5所示。所示。 圖圖5-5常用的小分子傳輸材料常用的小分子傳輸材料電極材料 電極發(fā)光陰極主要使用具有較低逸出功的金屬，例電極發(fā)光陰極主要使用具有較低逸出功的金屬，例如如Ca、Al、Mg或者它們的合金或者它們的合金Mg :Al 、Li:Al等。等。從提高電子諸如效率的角度考慮，金屬逸出功越低，從提高電子諸如效率的角度考慮，金屬逸出功越低，其電子注入效率越高。然而逸出功較低的金屬一般其電子注入效率越高。然而逸出功較低的金屬一般相對(duì)比較活潑，容易受到周圍環(huán)境的影響而發(fā)生化相對(duì)比較活潑，容易受到周圍環(huán)境的影響而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致器件失效

17、。學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致器件失效。 聚合物半導(dǎo)體材料聚合物半導(dǎo)體材料 通過調(diào)節(jié)聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)，不但可以改善溶解性，通過調(diào)節(jié)聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)，不但可以改善溶解性，實(shí)現(xiàn)發(fā)光顛色的調(diào)節(jié)，還可以優(yōu)化聚合物薄膜的空穴和實(shí)現(xiàn)發(fā)光顛色的調(diào)節(jié)，還可以優(yōu)化聚合物薄膜的空穴和電子的傳輸能力。由于電子的傳輸能力。由于PPVPPV的本征電子性質(zhì)的本征電子性質(zhì)( (帶隙能為帶隙能為1.5-3.0eV)1.5-3.0eV)，用之難以獲得藍(lán)色電致發(fā)光，致使其發(fā)展，用之難以獲得藍(lán)色電致發(fā)光，致使其發(fā)展受到限制。受到限制。圖圖5-6為一些常見的聚合物半導(dǎo)體材料為一些常見的聚合物半導(dǎo)體材料5.2.2 有機(jī)有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件

18、的結(jié)構(gòu)及工作原理聚合物電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)及工作原理 聚合物電致發(fā)光器件通常采用如圖聚合物電致發(fā)光器件通常采用如圖5-7(a)所示的所示的單層結(jié)構(gòu)。聚合物分子量大，可通過旋涂方式成膜，單層結(jié)構(gòu)。聚合物分子量大，可通過旋涂方式成膜，制備雙層聚合物薄膜較為困難，因此從加工角度講，制備雙層聚合物薄膜較為困難，因此從加工角度講，聚合物器件只能采用單層結(jié)構(gòu)。聚合物的長分子鏈聚合物器件只能采用單層結(jié)構(gòu)。聚合物的長分子鏈結(jié)構(gòu)保證了聚合物薄膜的平整、均勻性，而且可以結(jié)構(gòu)保證了聚合物薄膜的平整、均勻性，而且可以同時(shí)引入空穴基元、發(fā)光基元和電子基元，因此單同時(shí)引入空穴基元、發(fā)光基元和電子基元，因此單層聚合物器件也可

19、以有較好的性能層聚合物器件也可以有較好的性能 。圖圖5-7 有機(jī)有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的典型結(jié)構(gòu)聚合物電致發(fā)光器件的典型結(jié)構(gòu)圖5-7(b)所示為CWTang提出的雙層結(jié)構(gòu)模型。雙層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于既能有效地解決載流子的注入、傳輸和復(fù)合問題，又能克服單層有機(jī)小分子薄膜的漏電問題。在陽極和空穴傳輸層中在陽極和空穴傳輸層中間插入一阻擋層間插入一阻擋層(圖圖5-7(d)所示所示)，能明顯地增，能明顯地增加器件壽命并且能夠阻加器件壽命并且能夠阻擋陽極離子進(jìn)入有機(jī)層，擋陽極離子進(jìn)入有機(jī)層，但在一定程度上增加了但在一定程度上增加了啟動(dòng)電壓。啟動(dòng)電壓。 圖圖5-7(c)所示的三層結(jié)構(gòu)所示的三層結(jié)構(gòu)是在圖是在圖

20、5-7(b)基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上的延伸，它的特點(diǎn)在于使延伸，它的特點(diǎn)在于使用獨(dú)立的空穴傳輸層、用獨(dú)立的空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層，能發(fā)光層和電子傳輸層，能夠精確控制發(fā)光位置，夠精確控制發(fā)光位置，缺點(diǎn)是增加了制備工藝缺點(diǎn)是增加了制備工藝的復(fù)雜性。的復(fù)雜性。 在陰極和電子傳輸層中間加在陰極和電子傳輸層中間加入介電層入介電層(如圖如圖5-7(e)所示所示)，能明顯地降低電子的注入勢能明顯地降低電子的注入勢壘，避免活潑電極壘，避免活潑電極(Li、Ca)的使用，但在蒸鍍過程中介的使用，但在蒸鍍過程中介電層對(duì)有機(jī)層會(huì)有損傷，圖電層對(duì)有機(jī)層會(huì)有損傷，圖5-7(f)所示結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于使所示結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于使用共蒸

21、鍍方法制備有機(jī)薄膜，用共蒸鍍方法制備有機(jī)薄膜，此種方法不但能夠?qū)崿F(xiàn)全色此種方法不但能夠?qū)崿F(xiàn)全色顯示，而且能夠消除因材料顯示，而且能夠消除因材料本身不穩(wěn)定的電化學(xué)特性所本身不穩(wěn)定的電化學(xué)特性所帶來的負(fù)面影響，但工藝相帶來的負(fù)面影響，但工藝相對(duì)復(fù)雜。對(duì)復(fù)雜。除此六種結(jié)構(gòu)外。多暈除此六種結(jié)構(gòu)外。多暈子阱結(jié)構(gòu)、微腔結(jié)構(gòu)也子阱結(jié)構(gòu)、微腔結(jié)構(gòu)也多見報(bào)道。多見報(bào)道。 總之，器件結(jié)構(gòu)的設(shè)總之，器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)首先取決于所使用的計(jì)首先取決于所使用的材料和所要達(dá)到的目的，材料和所要達(dá)到的目的，應(yīng)根據(jù)材料特點(diǎn)匹配能應(yīng)根據(jù)材料特點(diǎn)匹配能級(jí)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化制備工藝。級(jí)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化制備工藝。 2有機(jī)聚合物電致發(fā)光器件的工作原理有機(jī)

22、聚合物電致發(fā)光器件的工作原理 OLEDOLED工作原理可簡單地分為三個(gè)過程：工作原理可簡單地分為三個(gè)過程：載流子注載流子注入；入；載流子傳輸；載流子傳輸；載流子復(fù)合和輻射衰減。載流子復(fù)合和輻射衰減。 利用外加偏壓使空穴和利用外加偏壓使空穴和電子分別由正、負(fù)極出電子分別由正、負(fù)極出發(fā)，并在有機(jī)發(fā)光層相發(fā)，并在有機(jī)發(fā)光層相遇而產(chǎn)生發(fā)光作用，其遇而產(chǎn)生發(fā)光作用，其中陽極為中陽極為ITOITO導(dǎo)電膜，陰導(dǎo)電膜，陰極則含有極則含有MgMg、AlAl、LiLi等等金屬，如圖所示。金屬，如圖所示。單單層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)電致有機(jī)發(fā)光器件的剖面圖OLEDOLED發(fā)光的顏色取決于有機(jī)發(fā)光層的材料，即視材料的不同，發(fā)光的

23、顏色取決于有機(jī)發(fā)光層的材料，即視材料的不同，電子與空穴所具的能階也有差異，進(jìn)而產(chǎn)生不同波長電子與空穴所具的能階也有差異，進(jìn)而產(chǎn)生不同波長( (即不同即不同顏色顏色) )的光的光 。發(fā)光過程發(fā)光過程電子和空穴在發(fā)光層相電子和空穴在發(fā)光層相遇后遇后, ,由于庫侖作用形成由于庫侖作用形成暫態(tài)激子暫態(tài)激子, ,處于不穩(wěn)定態(tài)處于不穩(wěn)定態(tài). .其中大部分發(fā)生復(fù)合其中大部分發(fā)生復(fù)合, ,電電子落入空穴子落入空穴, ,釋放出能量；釋放出能量；當(dāng)器件加正向偏壓時(shí)當(dāng)器件加正向偏壓時(shí), ,電電子和空穴分別從陰極和陽極子和空穴分別從陰極和陽極注入到有機(jī)材料中注入到有機(jī)材料中, ,外場的外場的作用使它們遷移至發(fā)光層；作

24、用使它們遷移至發(fā)光層；發(fā)光材料原子的最外層電發(fā)光材料原子的最外層電子吸收這些能量后將處于激子吸收這些能量后將處于激發(fā)態(tài)發(fā)態(tài), ,當(dāng)激發(fā)態(tài)的電子躍遷當(dāng)激發(fā)態(tài)的電子躍遷回基態(tài)時(shí)輻射出光子回基態(tài)時(shí)輻射出光子, ,釋放釋放出光能。出光能。OLED與與LCD技術(shù)的比較技術(shù)的比較 (1)載流子注入載流子注入 金屬金屬/有機(jī)層接觸界面分為歐姆接觸（有機(jī)層接觸界面分為歐姆接觸（ohmic contact）和肖特基接觸）和肖特基接觸(schottky contact)。I.H.Campbell)等人認(rèn)為，當(dāng)界面能壘等人認(rèn)為，當(dāng)界面能壘 時(shí)，金屬時(shí)，金屬/有機(jī)層有機(jī)層為歐姆接觸，反之為肖特基接觸為歐姆接觸，反之為

25、肖特基接觸; ;在歐姆接觸情況下，載流子極易注入有機(jī)層，在歐姆接觸情況下，載流子極易注入有機(jī)層，ITO陽極陽極/空穴傳輸層界空穴傳輸層界面多為這種情況；面多為這種情況；在肖持基接觸情況下，載流子注人較為困難。大部分載流子聚集在金在肖持基接觸情況下，載流子注人較為困難。大部分載流子聚集在金屬屬/有機(jī)層界面處，金屬陰極電子傳輸層界面多為這種情況，因此金屬有機(jī)層界面處，金屬陰極電子傳輸層界面多為這種情況，因此金屬陰極多選用低功函數(shù)。陰極多選用低功函數(shù)。I.D.Parker認(rèn)為，在單層聚合物器件中，較小認(rèn)為，在單層聚合物器件中，較小的注入勢壘決定電流一電壓特性，較大的注入勢壘決定器件的效率。的注入勢壘

26、決定電流一電壓特性，較大的注入勢壘決定器件的效率。載流子注入是一個(gè)較為復(fù)雜的過程。材料、器件結(jié)構(gòu)以及工作方式的載流子注入是一個(gè)較為復(fù)雜的過程。材料、器件結(jié)構(gòu)以及工作方式的不同都會(huì)使載流子注入方式發(fā)生變化。載流子的注入方式可以通過器不同都會(huì)使載流子注入方式發(fā)生變化。載流子的注入方式可以通過器件的件的IV特性反映出來。特性反映出來。 載流子注入是指載流子通過金屬，有機(jī)層界面從金屬進(jìn)入有機(jī)層的過載流子注入是指載流子通過金屬，有機(jī)層界面從金屬進(jìn)入有機(jī)層的過程。該過程的難易程。該過程的難易程度對(duì)器件的啟動(dòng)電壓、效率和壽命有直接的影響。程度對(duì)器件的啟動(dòng)電壓、效率和壽命有直接的影響。eVE4 . 0(1)(

27、1)隧穿注入隧穿注入很明顯，在隧穿注入情況下，器件的電流與環(huán)境溫度很明顯，在隧穿注入情況下，器件的電流與環(huán)境溫度無關(guān)，一般當(dāng)界面能壘較高火電場強(qiáng)度較大時(shí)無關(guān)，一般當(dāng)界面能壘較高火電場強(qiáng)度較大時(shí)（ ），器件電流表現(xiàn)為這種形式），器件電流表現(xiàn)為這種形式 2exp(/)FNjBEbE324 23mbxhe610/cm V下面簡單介紹兩種公認(rèn)的注入方式下面簡單介紹兩種公認(rèn)的注入方式KTExATjRS212exp(2)(2)熱發(fā)射注入熱發(fā)射注入（Thermionic emission or Richardon-Schotty emission） 在熱發(fā)射注入情況下，器件電流的表達(dá)式為：在熱發(fā)射注入情況下

28、，器件電流的表達(dá)式為：21 2exp()RSjATxEKT 1 230/4e式中式中（2）載流子傳輸）載流子傳輸 載流子傳輸是指將注入至有機(jī)層的載流子運(yùn)輸至復(fù)載流子傳輸是指將注入至有機(jī)層的載流子運(yùn)輸至復(fù)合界面處。衡量有機(jī)薄膜載流子傳輸能力的一個(gè)主合界面處。衡量有機(jī)薄膜載流子傳輸能力的一個(gè)主要指標(biāo)是載流子的遷移率。要指標(biāo)是載流子的遷移率。(1)(1)極子化理論（極子化理論（polaron fornalism）該理論認(rèn)為載流子的遷移率與分子間距、電場強(qiáng)度、溫該理論認(rèn)為載流子的遷移率與分子間距、電場強(qiáng)度、溫度有明顯的關(guān)系度有明顯的關(guān)系 212321 200expexp,exp, ,exp2exp/e

29、xp11ooaffTfE TakTEkTkT 目前所使用的有機(jī)小分子傳輸材料的遷移率一般在目前所使用的有機(jī)小分子傳輸材料的遷移率一般在左右左右, ,而電子傳輸材料的現(xiàn)役率相對(duì)低兩個(gè)數(shù)量級(jí)而電子傳輸材料的現(xiàn)役率相對(duì)低兩個(gè)數(shù)量級(jí), ,尋找具有高尋找具有高電子遷移率的小分子材料是當(dāng)務(wù)之急電子遷移率的小分子材料是當(dāng)務(wù)之急. .2221 201.5exp23expkTCkTE 時(shí)， ，E221201.5exp23exp2.25kTCkTE 時(shí)， ，E偏離對(duì)角線偏離對(duì)角線參數(shù)參數(shù) (2)無序理論（無序理論（disorder formalism）該模型認(rèn)為載流子傳輸是通過在定域和無序態(tài)的高斯分該模型認(rèn)為載流

30、子傳輸是通過在定域和無序態(tài)的高斯分布間躍遷實(shí)現(xiàn)的。布間躍遷實(shí)現(xiàn)的。sVcm/1023（3）載流子復(fù)合和輻射發(fā)光）載流子復(fù)合和輻射發(fā)光 有機(jī)固體中的最低能量激發(fā)態(tài)分為單線態(tài)和三線態(tài)，前有機(jī)固體中的最低能量激發(fā)態(tài)分為單線態(tài)和三線態(tài)，前者導(dǎo)致熒光發(fā)射（者導(dǎo)致熒光發(fā)射（25%25%），后者導(dǎo)致磷光發(fā)射（），后者導(dǎo)致磷光發(fā)射（75%75%）。）。聚合物中的電子激發(fā)態(tài)可分為鏈內(nèi)和鏈間兩種：鏈內(nèi)激聚合物中的電子激發(fā)態(tài)可分為鏈內(nèi)和鏈間兩種：鏈內(nèi)激發(fā)態(tài)可以輻射衰減，而鏈間激發(fā)態(tài)則衰變成分離電子和發(fā)態(tài)可以輻射衰減，而鏈間激發(fā)態(tài)則衰變成分離電子和空穴。因此聚合物材料一定要克服成膜時(shí)分子鏈間的聚空穴。因此聚合物材料一

31、定要克服成膜時(shí)分子鏈間的聚集問題。曹鏞等人認(rèn)為，由于聚合物的能帶結(jié)構(gòu)，電子集問題。曹鏞等人認(rèn)為，由于聚合物的能帶結(jié)構(gòu)，電子和空穴在聚合物鏈上復(fù)合形成單線態(tài)和三線態(tài)的幾率各和空穴在聚合物鏈上復(fù)合形成單線態(tài)和三線態(tài)的幾率各為為5050。 激子的輻射發(fā)光幾率取決于激子所處的環(huán)境，當(dāng)激子處激子的輻射發(fā)光幾率取決于激子所處的環(huán)境，當(dāng)激子處于有序單疇中或施主一受主界面時(shí)，輻射衰減的幾率被于有序單疇中或施主一受主界面時(shí)，輻射衰減的幾率被大大降低；嚴(yán)格佐制器件中激子形成的位置、降低發(fā)光大大降低；嚴(yán)格佐制器件中激子形成的位置、降低發(fā)光層中分子間的相互作用，對(duì)于提高器件效率是大有幫助。層中分子間的相互作用，對(duì)于提

32、高器件效率是大有幫助。 3. 器件的工作特性器件的工作特性 有機(jī)有機(jī)/聚合物電致發(fā)光材料的價(jià)電子結(jié)構(gòu)決定其自外、聚合物電致發(fā)光材料的價(jià)電子結(jié)構(gòu)決定其自外、可見光吸收光譜和熒光發(fā)光，從而決定其電致發(fā)光光可見光吸收光譜和熒光發(fā)光，從而決定其電致發(fā)光光譜。具有共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)和聚合物材料，其電子的共譜。具有共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)和聚合物材料，其電子的共軛程度扣離域程度決定其軛程度扣離域程度決定其HOMO和和LUMO結(jié)構(gòu)及能隙結(jié)構(gòu)及能隙的大小，或者說決定其價(jià)帶，導(dǎo)帶的位置和禁帶的寬的大小，或者說決定其價(jià)帶，導(dǎo)帶的位置和禁帶的寬度；度；因此，有機(jī)和聚合物的發(fā)光顏色具有三個(gè)鮮明的特點(diǎn)：因此，有機(jī)和聚合物的發(fā)光顏色具

33、有三個(gè)鮮明的特點(diǎn)：發(fā)光顏色覆蓋從紫外到紅外整個(gè)波段發(fā)光顏色覆蓋從紫外到紅外整個(gè)波段色純度差色純度差形成基激復(fù)合物和發(fā)生能量轉(zhuǎn)移形成基激復(fù)合物和發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。 有機(jī)有機(jī)/聚合物電致發(fā)光材料和器件的基本性能主要包括：聚合物電致發(fā)光材料和器件的基本性能主要包括：發(fā)光顏色和色純度；發(fā)光效率和亮度；穩(wěn)定性和工作壽命。發(fā)光顏色和色純度；發(fā)光效率和亮度；穩(wěn)定性和工作壽命。（1）發(fā)光顏色）發(fā)光顏色（2）發(fā)光效率）發(fā)光效率 有機(jī)有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的發(fā)光效率用兩種方法來聚合物電致發(fā)光器件的發(fā)光效率用兩種方法來表示：能量效率和內(nèi)量子效率（表示：能量效率和內(nèi)量子效率（ 分別分別為光子流功率，光子密度和電子密度）

34、。為光子流功率，光子密度和電子密度）。qpEeVqsf 表示注入單位電功率所產(chǎn)生的表示注入單位電功率所產(chǎn)生的光功率光功率表示注入一個(gè)電子所產(chǎn)生表示注入一個(gè)電子所產(chǎn)生的光子數(shù)的光子數(shù)epBnnE,下面討論影響有機(jī)下面討論影響有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的發(fā)光效率的聚合物電致發(fā)光器件的發(fā)光效率的主要因素：主要因素： 注入效率和均衡程度注入效率和均衡程度 載流子遷移率載流子遷移率 激子熒光量子效率激子熒光量子效率 單線態(tài)激子形成概率單線態(tài)激子形成概率 能量轉(zhuǎn)移能量轉(zhuǎn)移（3）有機(jī)）有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的老化機(jī)制聚合物電致發(fā)光器件的老化機(jī)制 （1）短路現(xiàn)象是導(dǎo)致器件老化的一個(gè)重要原因）短路現(xiàn)象是導(dǎo)致器件

35、老化的一個(gè)重要原因（2）黑點(diǎn)形成可造成器件明顯老化）黑點(diǎn)形成可造成器件明顯老化（3）雜質(zhì)影響雜質(zhì)影響 （4）有機(jī)電致發(fā)光器件失效機(jī)制研究）有機(jī)電致發(fā)光器件失效機(jī)制研究 1987年，年，C.W.Tang在發(fā)表多層薄膜器件的時(shí)候就提到了失效過程在發(fā)表多層薄膜器件的時(shí)候就提到了失效過程中的黑斑問題。隨后，以聚合物為發(fā)光層的電致發(fā)光的失效過程中的黑斑問題。隨后，以聚合物為發(fā)光層的電致發(fā)光的失效過程中也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。顯然黑斑的產(chǎn)生是導(dǎo)致器件失效的表觀原因。中也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。顯然黑斑的產(chǎn)生是導(dǎo)致器件失效的表觀原因。值得指出的是研究發(fā)現(xiàn)黑斑形成亦起源子膜層的表面和界面處的值得指出的是研究發(fā)現(xiàn)黑斑形成亦起源子

36、膜層的表面和界面處的缺陷、污染以及物質(zhì)擴(kuò)散。因此從器件失效分析研究有機(jī)電致發(fā)缺陷、污染以及物質(zhì)擴(kuò)散。因此從器件失效分析研究有機(jī)電致發(fā)光界面結(jié)構(gòu)不僅直接有利于制備工藝的改進(jìn)，也是探討界面狀態(tài)光界面結(jié)構(gòu)不僅直接有利于制備工藝的改進(jìn)，也是探討界面狀態(tài)演變過程的重要途徑。由于器件材料和結(jié)構(gòu)的不同，器件失效的演變過程的重要途徑。由于器件材料和結(jié)構(gòu)的不同，器件失效的具體原因也有差異。本文將概括后的具體研究情況，具體原因也有差異。本文將概括后的具體研究情況，集中列于表集中列于表5.1。在有機(jī)電致發(fā)光的研究過程中，器件的壽命曾經(jīng)是限制其產(chǎn)業(yè)在有機(jī)電致發(fā)光的研究過程中，器件的壽命曾經(jīng)是限制其產(chǎn)業(yè)化的最主要的原因

37、；有機(jī)材料的光化學(xué)不穩(wěn)定性是有機(jī)電致發(fā)化的最主要的原因；有機(jī)材料的光化學(xué)不穩(wěn)定性是有機(jī)電致發(fā)光器件失效的主要原因之一。所以在選擇制備有機(jī)電致發(fā)光材光器件失效的主要原因之一。所以在選擇制備有機(jī)電致發(fā)光材料時(shí)應(yīng)該考慮材料的綜合性能而不能只追求發(fā)光亮度。黑斑的料時(shí)應(yīng)該考慮材料的綜合性能而不能只追求發(fā)光亮度。黑斑的產(chǎn)生和擴(kuò)大則是有機(jī)電致發(fā)光器件失效的主要表現(xiàn)。產(chǎn)生和擴(kuò)大則是有機(jī)電致發(fā)光器件失效的主要表現(xiàn)。5.4 有機(jī)發(fā)光二極管制備工藝有機(jī)發(fā)光二極管制備工藝OLED的制備工藝主要涉及薄膜工藝和表面處理技術(shù)。的制備工藝主要涉及薄膜工藝和表面處理技術(shù)。圖圖5-16是簡單基板制備是簡單基板制備OLED的的工藝

38、流程：制備過程中工藝流程：制備過程中的關(guān)鍵技術(shù)包括的關(guān)鍵技術(shù)包括ITO基片的處理、有機(jī)聚合物功能薄基片的處理、有機(jī)聚合物功能薄膜的制備和封裝技術(shù)。膜的制備和封裝技術(shù)。對(duì)對(duì)ITOITO薄膜進(jìn)行處理是為了改變薄膜進(jìn)行處理是為了改變ITOITO的表面狀態(tài)，使得的表面狀態(tài)，使得ITOITO的表面能級(jí)與空穴傳輸層的能級(jí)相匹配。的表面能級(jí)與空穴傳輸層的能級(jí)相匹配。現(xiàn)在常用的現(xiàn)在常用的ITOITO表面處理方法有紫外線一臭氧表面處理方法有紫外線一臭氧(UV-(UV-Ozone)Ozone)處理和等離子體處理和等離子體(plasma)(plasma)處理兩種。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

39、法兩有機(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)涂覆種。在制備聚合物發(fā)光二極管時(shí)，常常采用旋轉(zhuǎn)涂覆(Spin coating)(Spin coating)和噴墨打印技術(shù)和噴墨打印技術(shù)(Ink-jet printing)(Ink-jet printing)，稱之為濕法工藝；而有機(jī)小分子器件的制備，則通常稱之為濕法工藝；而有機(jī)小分子器件的制備，則通常采用真空熱蒸發(fā)技術(shù)，稱之為干法工藝。采用真空熱蒸發(fā)技術(shù)，稱之為干法工藝。在在OLEDOLED制備過程中的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是，在最后封制備過程中的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是，在最后封裝之前對(duì)器件的預(yù)封裝。一般采用無機(jī)材

40、裝之前對(duì)器件的預(yù)封裝。一般采用無機(jī)材枓枓，比如用、，比如用、和等對(duì)器件進(jìn)行預(yù)封裝；然后再用環(huán)氧樹脂和平板玻和等對(duì)器件進(jìn)行預(yù)封裝；然后再用環(huán)氧樹脂和平板玻璃進(jìn)行最終封裝璃進(jìn)行最終封裝 。5.4.1基片清洗基片清洗 方法有：化學(xué)清洗法、超聲波清洗法、真空烘烤法和離方法有：化學(xué)清洗法、超聲波清洗法、真空烘烤法和離子轟擊法等子轟擊法等實(shí)驗(yàn)室首先采用乙醇、丙酮清洗實(shí)驗(yàn)室首先采用乙醇、丙酮清洗ITO基片，以清除油、基片，以清除油、潤滑脂、脂肪和其他有機(jī)污染物。潤滑脂、脂肪和其他有機(jī)污染物。然后，采用去離子水超聲清洗。然后，采用去離子水超聲清洗。之后，用去離子水漂洗干凈，放在潔凈的工作臺(tái)上，用之后，用去離子

41、水漂洗干凈，放在潔凈的工作臺(tái)上，用紅外燈烘干紅外燈烘干40min，再放入真空室進(jìn)行預(yù)處理。，再放入真空室進(jìn)行預(yù)處理。 要達(dá)到良好的清洗效果，還必須選擇適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)參數(shù)和要達(dá)到良好的清洗效果，還必須選擇適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)參數(shù)和清洗液。清洗液。一般來說，從清洗效果和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，超一般來說，從清洗效果和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，超聲頻率選擇在聲頻率選擇在20-40kHz范圍，而聲強(qiáng)為范圍，而聲強(qiáng)為1-2。清洗液的溫。清洗液的溫度增高時(shí)，空化核增多對(duì)產(chǎn)生空化有利，但溫度過高度增高時(shí)，空化核增多對(duì)產(chǎn)生空化有利，但溫度過高時(shí)氣泡中的蒸氣壓增大對(duì)空化不利，對(duì)水，較適宜的時(shí)氣泡中的蒸氣壓增大對(duì)空化不利，對(duì)水，較適宜的溫度約為

42、溫度約為60度。而對(duì)于乙醇，則必須在低于度。而對(duì)于乙醇，則必須在低于30度時(shí)，才度時(shí)，才全達(dá)到較好的清洗效果。全達(dá)到較好的清洗效果。 超聲清洗的基本原理是空化作用超聲清洗的基本原理是空化作用：存在于液體中的微氣泡：存在于液體中的微氣泡(空化核空化核)在聲場的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣在聲場的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生激波，在其泡迅速增長然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生激波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中，使表面得以凈化。于溶液中，使表面得以凈化。5.4.2預(yù)處

43、理預(yù)處理 在制備在制備OLED時(shí)，主要采用時(shí)，主要采用ITO玻璃作為透明的空穴注入玻璃作為透明的空穴注入電極。電極。ITO的表面特性直接影響到整個(gè)器件的發(fā)光行為相的表面特性直接影響到整個(gè)器件的發(fā)光行為相穩(wěn)定性，因而引起了人們的高度重視；常規(guī)性的基片清洗穩(wěn)定性，因而引起了人們的高度重視；常規(guī)性的基片清洗方法旨在徹底清除基片表面的污染物，但這種方法不能瞞方法旨在徹底清除基片表面的污染物，但這種方法不能瞞足足OLED的要求。的要求。OLED不但要求不但要求ITO表面非常潔凈，同表面非常潔凈，同時(shí)也要求時(shí)也要求ITO有較高的功函數(shù)以減小空穴的注入勢壘，還有較高的功函數(shù)以減小空穴的注入勢壘，還要求要求I

44、TO表向平整以保證電場的均勻性。因此，人們開始表向平整以保證電場的均勻性。因此，人們開始采用各種方法對(duì)采用各種方法對(duì)ITO進(jìn)行特殊的表面處理或修飾，如：酸進(jìn)行特殊的表面處理或修飾，如：酸堿處理、紫外線一臭氧處理、或等離子體堿處理、紫外線一臭氧處理、或等離子體(plasma)處理等處理等等，目前已經(jīng)確認(rèn)比較好的處理方法是紫外線一臭氧處理等，目前已經(jīng)確認(rèn)比較好的處理方法是紫外線一臭氧處理和等離子體處理。采用低能氧離子束以一定角度轟擊和等離子體處理。采用低能氧離子束以一定角度轟擊ITO基片，也收到了很好的效果?；?，也收到了很好的效果。如圖如圖5-17。 TOTO表面粗糙度降低這一事表面粗糙度降低這

45、一事實(shí)表明，低能氧離子束沒實(shí)表明，低能氧離子束沒有對(duì)有對(duì)ITOITO表面造成較大的損表面造成較大的損傷，在傷，在OLEDOLED中，有機(jī)薄膜中，有機(jī)薄膜的厚度只有幾十納米，而的厚度只有幾十納米，而器件在幾伏電壓下工作時(shí)，器件在幾伏電壓下工作時(shí)，器件內(nèi)部的電場高達(dá)，器件內(nèi)部的電場高達(dá)，ITOITO表面的平整性對(duì)于保證電表面的平整性對(duì)于保證電場的均勻性，提高器件的場的均勻性，提高器件的穩(wěn)定性非常重要。穩(wěn)定性非常重要。使用低能氧離子束清洗使用低能氧離子束清洗ITO基片對(duì)器件性能具有很好的改基片對(duì)器件性能具有很好的改進(jìn)效果。與常規(guī)清洗、進(jìn)效果。與常規(guī)清洗、UV處理這兩種傳統(tǒng)的清洗處理這兩種傳統(tǒng)的清洗I

46、TO方法方法相比較而言，離子束清洗對(duì)器件穩(wěn)定性的提高效果最顯著。相比較而言，離子束清洗對(duì)器件穩(wěn)定性的提高效果最顯著。 5.4.3有機(jī)薄膜的制備有機(jī)薄膜的制備 蒸鍍包括以下三個(gè)基本過程：蒸鍍包括以下三個(gè)基本過程： 加熱蒸發(fā)過程；加熱蒸發(fā)過程； 氣化原子或分子在蒸發(fā)源與基片之間的輸送，即這氣化原子或分子在蒸發(fā)源與基片之間的輸送，即這些粒子在環(huán)境氣氛中的飛行過程。些粒子在環(huán)境氣氛中的飛行過程。 蒸發(fā)原子或分子在基片表面上的沉積過程，包括蒸蒸發(fā)原子或分子在基片表面上的沉積過程，包括蒸氣凝聚、成核、核生長、形成連續(xù)薄膜等階段。氣凝聚、成核、核生長、形成連續(xù)薄膜等階段。有機(jī)薄膜采用真空蒸鍍法沉積成膜。有機(jī)

47、薄膜采用真空蒸鍍法沉積成膜。其具體操作是在真空中加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原其具體操作是在真空中加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原于或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，材料，使其原于或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射到固體襯底或基片的表面，凝結(jié)入射到固體襯底或基片的表面，凝結(jié) 形成固態(tài)薄膜。形成固態(tài)薄膜。在蒸鍍過程中，蒸發(fā)達(dá)率和膜厚是最重要的兩個(gè)參數(shù)。蒸發(fā)在蒸鍍過程中，蒸發(fā)達(dá)率和膜厚是最重要的兩個(gè)參數(shù)。蒸發(fā)速率除與蒸發(fā)物質(zhì)的分子量、絕對(duì)溫度和蒸發(fā)物質(zhì)在溫度速率除與蒸發(fā)物質(zhì)的分子量、絕對(duì)溫度和蒸發(fā)物質(zhì)在溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓有關(guān)外，還與材料自身表面的清潔度有關(guān)。時(shí)的飽和蒸氣壓有關(guān)外，還與材

48、料自身表面的清潔度有關(guān)。特別是蒸發(fā)源溫度變化對(duì)蒸發(fā)速率影響極大。特別是蒸發(fā)源溫度變化對(duì)蒸發(fā)速率影響極大。12dGBdTGTT20 30dGdTGT因此，在進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)，蒸發(fā)源溫度的微小變化即可引起蒸因此，在進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)，蒸發(fā)源溫度的微小變化即可引起蒸發(fā)速率發(fā)生很大變化。而沉積速率的不同極大的影響器件發(fā)速率發(fā)生很大變化。而沉積速率的不同極大的影響器件的性能的性能。蒸發(fā)速率蒸發(fā)速率G隨溫度隨溫度T變化的關(guān)系式為：變化的關(guān)系式為：下面舉例說明下面舉例說明 5.4.4金屬電極的制備金屬電極的制備 金屬膜的蒸鍍可以根據(jù)圖金屬膜的蒸鍍可以根據(jù)圖5-20來控制蒸發(fā)溫度。來控制蒸發(fā)溫度。金原粲等人認(rèn)為，金原粲等人

49、認(rèn)為，決定金屬薄膜結(jié)構(gòu)的重要條件之一是決定金屬薄膜結(jié)構(gòu)的重要條件之一是蒸發(fā)時(shí)的基片溫度蒸發(fā)時(shí)的基片溫度。一般來說，基片溫度高不易得到連。一般來說，基片溫度高不易得到連續(xù)膜。續(xù)膜。決定薄膜結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要因素是蒸發(fā)速率決定薄膜結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要因素是蒸發(fā)速率。蒸發(fā)速率。蒸發(fā)速率快可以較早出現(xiàn)連續(xù)膜：對(duì)快可以較早出現(xiàn)連續(xù)膜：對(duì)Ag膜而言，膜很薄時(shí)為非膜而言，膜很薄時(shí)為非連續(xù)膜，呈島狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)蒸發(fā)時(shí)小島結(jié)構(gòu)逐漸變平。連續(xù)膜，呈島狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)蒸發(fā)時(shí)小島結(jié)構(gòu)逐漸變平。Al膜生長初期也呈島狀結(jié)構(gòu)，但和膜生長初期也呈島狀結(jié)構(gòu)，但和Ag相比，它的膜還相比，它的膜還很薄時(shí)島狀結(jié)構(gòu)就消失并形成連續(xù)的薄膜。但是不管

50、是很薄時(shí)島狀結(jié)構(gòu)就消失并形成連續(xù)的薄膜。但是不管是什么膜，膜厚只要超過什么膜，膜厚只要超過50nm，都是連續(xù)膜。，都是連續(xù)膜。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：和有機(jī)小分于的蒸鍍類似，金屬電極在不同實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：和有機(jī)小分于的蒸鍍類似，金屬電極在不同沉積速率下所得的膜的質(zhì)量也不相同，而且制備的器件性沉積速率下所得的膜的質(zhì)量也不相同，而且制備的器件性能也不相同，蒸發(fā)速率太慢或太快都不理想，每一種金屬能也不相同，蒸發(fā)速率太慢或太快都不理想，每一種金屬都有自己最合適的沉積速率；都有自己最合適的沉積速率；一般控制一般控制Al的的沉積速率為沉積速率為1.01.5nm/s，Mg的沉積速率的沉積速率為為1.8nms，Ag的沉積速率

51、的沉積速率為為002mns。蒸蒸汽汽壓壓(Pa)圖圖5-20 幾種金屬的蒸發(fā)溫度和蒸氣壓幾種金屬的蒸發(fā)溫度和蒸氣壓的關(guān)系的關(guān)系5.4.5 OLED陰極隔離柱和彩色化技術(shù)陰極隔離柱和彩色化技術(shù) 在隔離柱制備中，絕緣的無機(jī)材料（例如氮化硅碳化硅氧化在隔離柱制備中，絕緣的無機(jī)材料（例如氮化硅碳化硅氧化硅）、有機(jī)聚合物材料（如硅）、有機(jī)聚合物材料（如PI、聚四氟乙烯等）和光刻膠、聚四氟乙烯等）和光刻膠(例如例如KPR、KOR、KMEK、KTFR)等材料都被廣泛采用。目前采用有等材料都被廣泛采用。目前采用有機(jī)絕緣材料和光刻膠的機(jī)絕緣材料和光刻膠的OLED隔離柱制備工藝比較成熟。隔離柱的隔離柱制備工藝比較

52、成熟。隔離柱的形狀是隔離效果關(guān)鍵圖形狀是隔離效果關(guān)鍵圖5-21為倒梯形隔離柱，它是一種比較合理為倒梯形隔離柱，它是一種比較合理的隔離柱結(jié)構(gòu)的隔離柱結(jié)構(gòu) OLED陰極隔離柱和彩色化技術(shù)陰極隔離柱和彩色化技術(shù) 2. OLED彩色化技術(shù)彩色化技術(shù)方式方式a是分別制備紅、綠、藍(lán)（即是分別制備紅、綠、藍(lán)（即R、G、B）三原色的發(fā)光中心，）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。然后調(diào)節(jié)三種顏色不同程度的組合，產(chǎn)生真彩色。 方式方式b是首先制備發(fā)白光的器件，然后通過濾色膜得到三原色，重是首先制備發(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。由于白光在彩色化和

53、照明等方面新組合三原色從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。由于白光在彩色化和照明等方面有很好的應(yīng)用前景，白光材料和器件的研究取得了較大的進(jìn)展有很好的應(yīng)用前景，白光材料和器件的研究取得了較大的進(jìn)展方式方式c是首先制備發(fā)藍(lán)光的器件，然后通過藍(lán)光激發(fā)其他層材料分別是首先制備發(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，從面進(jìn)一步得到彩色顯示。得到紅光和綠光，從面進(jìn)一步得到彩色顯示。 方式方式d是首先制備發(fā)白光或近于白光的器件，然后通過微腔共振結(jié)是首先制備發(fā)白光或近于白光的器件，然后通過微腔共振結(jié)構(gòu)的凋諧，得到不同波長的單色光，然后再獲得彩色顯示。構(gòu)的凋諧，得到不同波長的單色光，然后再獲得彩色顯示。 方式

54、方式e采用堆疊結(jié)構(gòu)，將采用透明電極的紅、綠、藍(lán)發(fā)光器件縱向采用堆疊結(jié)構(gòu)，將采用透明電極的紅、綠、藍(lán)發(fā)光器件縱向堆疊從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。堆疊從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。全色圖像顯示需要獲得在可見波長范圍連續(xù)可調(diào)的顏色，全色圖像顯示需要獲得在可見波長范圍連續(xù)可調(diào)的顏色，目前目前OLED獲得彩色顯示的方案有如下幾種：獲得彩色顯示的方案有如下幾種：OLED彩色化方式彩色化方式 由于由于(a)(a)三色發(fā)光結(jié)構(gòu)運(yùn)用獨(dú)立發(fā)光材料三色發(fā)光結(jié)構(gòu)運(yùn)用獨(dú)立發(fā)光材料RGB(紅綠藍(lán)紅綠藍(lán))三三色進(jìn)行排列，色進(jìn)行排列，具有發(fā)光效率佳的特性，不需再加上彩色濾光片或色彩變換層的薄具有發(fā)光效率佳的特性，不需再加上彩色濾光片或色彩變換層的

55、薄膜，為目前投入廠商最普遍的使用方式；膜，為目前投入廠商最普遍的使用方式；但由于但由于3色法制程是采用屏蔽色法制程是采用屏蔽(shadow mask)蒸鍍法，因此色彩的精蒸鍍法，因此色彩的精細(xì)度較差。而色變換方式則是以藍(lán)色發(fā)光材料進(jìn)行發(fā)光，發(fā)光時(shí)中細(xì)度較差。而色變換方式則是以藍(lán)色發(fā)光材料進(jìn)行發(fā)光，發(fā)光時(shí)中間隔上一層薄膜，因此發(fā)光效率不如三色發(fā)光方式佳。間隔上一層薄膜，因此發(fā)光效率不如三色發(fā)光方式佳。彩色濾光片則是以白光發(fā)光材料進(jìn)行發(fā)光，中間加了一層彩色濾光彩色濾光片則是以白光發(fā)光材料進(jìn)行發(fā)光，中間加了一層彩色濾光片，因此發(fā)光效率亦不如片，因此發(fā)光效率亦不如3色發(fā)光方式佳，目前擁有白光技術(shù)的廠商

56、色發(fā)光方式佳，目前擁有白光技術(shù)的廠商并不多并不多 較普及的全彩技術(shù)主要為方式較普及的全彩技術(shù)主要為方式abc前三種；方式前三種；方式d、e在制備在制備過程中工藝非常復(fù)雜。根據(jù)現(xiàn)階段的工藝技術(shù)水平，方式過程中工藝非常復(fù)雜。根據(jù)現(xiàn)階段的工藝技術(shù)水平，方式a在在近期具有最佳的研究開發(fā)潛力。對(duì)于小分子器件，除了進(jìn)一步提近期具有最佳的研究開發(fā)潛力。對(duì)于小分子器件，除了進(jìn)一步提高紅、藍(lán)純色發(fā)光的器件效率和壽命外，精密的像素制備也需要高紅、藍(lán)純色發(fā)光的器件效率和壽命外，精密的像素制備也需要高質(zhì)量的蒸鍍模板，常用的制備模板方法有電鍍法和刻蝕法，電高質(zhì)量的蒸鍍模板，常用的制備模板方法有電鍍法和刻蝕法，電鍍法形成

57、的模板精度很高，但容易損壞，不易清洗；刻蝕法的精鍍法形成的模板精度很高，但容易損壞，不易清洗；刻蝕法的精度由于工藝限制難以提鬲，這都是有待解決的問題。度由于工藝限制難以提鬲，這都是有待解決的問題。 聚合物器件通常采用噴墨打印制備全彩色器件，器件效率，壽聚合物器件通常采用噴墨打印制備全彩色器件，器件效率，壽命通常低于旋涂工藝制備的器件，而且成品率也有待提高。但是命通常低于旋涂工藝制備的器件，而且成品率也有待提高。但是其成本低廉、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)無疑是未來大面積乎板顯示技術(shù)其成本低廉、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)無疑是未來大面積乎板顯示技術(shù)的發(fā)展方向的發(fā)展方向 5.4.6 OLED的穩(wěn)定性和壽命的穩(wěn)定性和壽命 (1) ITO玻璃的選擇玻璃的選擇 陽極界面漏電流和器件竄繞等現(xiàn)象與陽極界面漏電流和器件竄繞等現(xiàn)象與ITO薄膜的質(zhì)量密切相關(guān)，薄膜的質(zhì)量密切相關(guān)，直接影響器件的壽命和穩(wěn)定性，必須嚴(yán)格控制直接影響器件的壽命和穩(wěn)定性，必須嚴(yán)格控制ITO薄膜的質(zhì)量。其薄膜的質(zhì)量。其中中ITO薄膜的平整度、結(jié)晶度、擇優(yōu)取向特性、晶粒大小、晶界特薄膜的平整度、結(jié)晶度、擇優(yōu)取向特性、晶粒大小、晶界特性、表層碳和氧含量以及能級(jí)大小等。性、表層碳和氧含量以及能級(jí)大小等。 (2)ITO輔助電極的制備輔助電極的制備 當(dāng)制備高分辨顯示屏?xí)r，當(dāng)制備高分辨顯示屏?xí)r，ITO線條過細(xì)線條過細(xì),需要加入金屬輔助電極，