一文讀懂OLED產(chǎn)品特性、結(jié)構(gòu)及市場(chǎng)前景
摘要: 隨著VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、可穿戴設(shè)備等新電子產(chǎn)品的爆發(fā)趨勢(shì),OLED 將帶來(lái)新的切入點(diǎn)。 OLED 終端產(chǎn)品市場(chǎng)爆發(fā)迅速,帶動(dòng) OLED 增長(zhǎng)前景可期,綜合來(lái)看,今年很有可能成為“OLED元年”。
工藝
1. 氧化銦錫(ITO)基板前處理
2.(1)ITO表面平整度:ITO已廣泛應(yīng)用在商業(yè)化的顯示器面板制造,其具有高透射率、低電阻率及高功函數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。一般而言,利用射頻濺鍍法(RF sputtering)所制造的ITO,易受工藝控制因素不良而導(dǎo)致表面不平整,進(jìn)而產(chǎn)生表面的尖端物質(zhì)或突起物。另外高溫鍛燒及再結(jié)晶的過(guò)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),而這些錯(cuò)綜復(fù)雜的路徑會(huì)使漏電流增加。一般有三個(gè)方法可以解決這表面層的影響?U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。
3.(2)ITO功函數(shù)的增加:當(dāng)空穴由ITO注入HIL時(shí),過(guò)大的位能差會(huì)產(chǎn)生蕭基能障,使得空穴不易注入,因此如何降低ITO / HIL接口的位能差則成為ITO前處理的重點(diǎn)。一般我們使用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。ITO經(jīng)O2-Plasma處理后功函數(shù)可由原先之4.8eV提升至5.2eV,與HIL的功函數(shù)已非常接近。
加入輔助電極,由于OLED為電流驅(qū)動(dòng)組件,當(dāng)外部線路過(guò)長(zhǎng)或過(guò)細(xì)時(shí),于外部電路將會(huì)造成嚴(yán)重之電壓梯度,使真正落于OLED組件之電壓下降,導(dǎo)致面板發(fā)光強(qiáng)度減少。由于ITO電阻過(guò)大(10 ohm / square),易造成不必要之外部功率消耗,增加一輔助電極以降低電壓梯度成了增加發(fā)光效率、減少驅(qū)動(dòng)電壓的快捷方式。鉻(Cr:Chromium)金屬是最常被用作輔助電極的材料,它具有對(duì)環(huán)境因子穩(wěn)定性佳及對(duì)蝕刻液有較大的選擇性等優(yōu)點(diǎn)。然而它的電阻值在膜層為100nm時(shí)為2 ohm / square,在某些應(yīng)用時(shí)仍屬過(guò)大,因此在相同厚度時(shí)擁有較低電阻值的鋁(Al:Aluminum)金屬(0.2 ohm / square)則成為輔助電極另一較佳選擇。但是,鋁金屬的高活性也使其有信賴性方面之問(wèn)題因此,多疊層之輔助金屬則被提出,如:Cr / Al / Cr或Mo / Al / Mo,然而此類工藝增加復(fù)雜度及成本,故輔助電極材料的選擇成為OLED工藝中的重點(diǎn)之一。
1. 陰極工藝
在高解析的OLED面板中,將細(xì)微的陰極與陰極之間隔離,一般所用的方法為蘑菇構(gòu)型法(Mushroom structure approach),此工藝類似印刷技術(shù)的負(fù)光阻顯影技術(shù)。在負(fù)光阻顯影過(guò)程中,許多工藝上的變異因子會(huì)影響陰極的品質(zhì)及良率。例如,體電阻、介電常數(shù)、高分辨率、高Tg、低臨界維度(CD)的損失以及與ITO或其它有機(jī)層適當(dāng)?shù)酿ぶ涌诘取?/p>
1. 封裝
⑴吸水材料:一般OLED的生命周期易受周圍水氣與氧氣所影響而降低。水氣來(lái)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,一般最常使用的物質(zhì)為吸水材(Desiccant)。Desiccant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(kāi)發(fā):封裝工藝之流程,為了將Desiccant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,已儼然成為封裝工藝及設(shè)備技術(shù)發(fā)展的3大主要目標(biāo)。
彩色化技術(shù)
顯示器全彩色是檢驗(yàn)顯示器是否在市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志,因此許多全彩色化技術(shù)也應(yīng)用到了OLED顯示器上,按面板的類型通常有下面三種:RGB像素獨(dú)立發(fā)光,光色轉(zhuǎn)換(Color Conversion)和彩色濾光膜(Color Filter)。
1.RGB象素獨(dú)立發(fā)光
利用發(fā)光材料獨(dú)立發(fā)光是目前采用最多的彩色模式。它是利用精密的金屬蔭罩與CCD象素對(duì)位技術(shù),首先制備紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光中心,然后調(diào)節(jié)三種顏色組合的混色比,產(chǎn)生真彩色,使三色OLED元件獨(dú)立發(fā)光構(gòu)成一個(gè)像素。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于提高發(fā)光材料的色純度和發(fā)光效率,同時(shí)金屬蔭罩刻蝕技術(shù)也至關(guān)重要。
有機(jī)小分子發(fā)光材料AlQ3是很好的綠光發(fā)光小分子材料,它的綠光色純度,發(fā)光效率和穩(wěn)定性都很好。但OLED最好的紅光發(fā)光小分子材料的發(fā)光效率只有31mW,壽命1萬(wàn)小時(shí),藍(lán)色發(fā)光小分子材料的發(fā)展也是很慢和很困難的。有機(jī)小分子發(fā)光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍(lán)色材料的純度、效率與壽命。但人們通過(guò)給主體發(fā)光材料摻雜,已得到了色純度、發(fā)光效率和穩(wěn)定性都比較好的藍(lán)光和紅光。
高分子發(fā)光材料的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)化學(xué)修飾調(diào)節(jié)其發(fā)光波長(zhǎng),現(xiàn)已得到了從藍(lán)到綠到紅的覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光范圍的各種顏色,但其壽命只有小分子發(fā)光材料的十分之一,所以對(duì)高分子聚合物,發(fā)光材料的發(fā)光效率和壽命都有待提高。不斷地開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良的發(fā)光材料應(yīng)該是材料開(kāi)發(fā)工作者的一項(xiàng)艱巨而長(zhǎng)期的課題。
隨著OLED顯示器的彩色化、高分辨率和大面積化,金屬蔭罩刻蝕技術(shù)直接影響著顯示板畫(huà)面的質(zhì)量,所以對(duì)金屬蔭罩圖形尺寸精度及定位精度提出了更加苛刻的要求。
1.光色轉(zhuǎn)換 光色轉(zhuǎn)換是以藍(lán)光OLED結(jié)合光色轉(zhuǎn)換
膜陣列,首先制備發(fā)藍(lán)光OLED的器件,然后利用其藍(lán)光激發(fā)光色轉(zhuǎn)換材料得到紅光和綠光,從而獲得全彩色。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于提高光色轉(zhuǎn)換材料的色純度及效率。這種技術(shù)不需要金屬蔭罩對(duì)位技術(shù),只需蒸鍍藍(lán)光OLED元件,是未來(lái)大尺寸全彩色OLED顯示器極具潛力的全彩色化技術(shù)之一。但它的缺點(diǎn)是光色轉(zhuǎn)換材料容易吸收環(huán)境中的藍(lán)光,造成圖像對(duì)比度下降,同時(shí)光導(dǎo)也會(huì)造成畫(huà)面質(zhì)量降低的問(wèn)題。掌握此技術(shù)的日本出光興產(chǎn)公司已生產(chǎn)出10英寸的OLED顯示器。
1.彩色濾光膜
此種技術(shù)是利用白光OLED結(jié)合彩色濾光膜,首先制備發(fā)白光OLED的器件,然后通過(guò)彩色濾光膜得到三基色,再組合三基色實(shí)現(xiàn)彩色顯示。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過(guò)程不需要金屬蔭罩對(duì)位技術(shù),可采用成熟的液晶顯示器LCD的彩色濾光膜制作技術(shù)。所以是未來(lái)大尺寸全彩色OLED顯示器具有潛力的全彩色化技術(shù)之一,但采用此技術(shù)使透過(guò)彩色濾光膜所造成光損失高達(dá)三分之二。日本TDK公司和美國(guó)Kodak公司采用這種方法制作OLED顯示器。
RGB像素獨(dú)立發(fā)光,光色轉(zhuǎn)換和彩色濾光膜三種制造OLED顯示器全彩色化技術(shù),各有優(yōu)缺點(diǎn)??筛鶕?jù)工藝結(jié)構(gòu)及有機(jī)材料決定。
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