OLED (Organic light emitting diode) er en ny generation af fladskærmsteknologi efter TFT-LCD (Thin film transistor liquid crystal display). Det har fordelene ved simpel struktur, intet behov for baggrundsbelysning til selvluminescens, høj kontrast, tynd tykkelse, bred betragtningsvinkel, hurtig responshastighed, kan bruges til fleksible paneler og et bredt driftstemperaturområde. I 1987 etablerede Dr. CW Tang og andre fra Kodak Corporation i USA OLED-komponenter og basismaterialer [1]. I 1996 blev Pioneer of Japan det første firma til at masseproducere denne teknologi og matchede OLED-panelet til det bilstereodisplay, det producerede. I de senere år er der, på grund af dets lovende udsigter, opstået R&D-hold i Japan, USA, Europa, Taiwan og Sydkorea, hvilket har ført til modenheden af organiske lysemitterende materialer, den kraftige udvikling af udstyrsproducenter og den kontinuerlige udvikling af procesteknologi.
OLED-teknologien er dog relateret til den nuværende modne halvleder-, LCD-, CD-R- eller endda LED-industri med hensyn til principper og processer, men har sin unikke knowhow; derfor er der stadig mange flaskehalse i masseproduktionen af OLED. . Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. begyndte at udvikle OLED-relaterede teknologier i 1997 og med succes masseproducerede OLED-paneler i 2000. Det blev den anden masseproducerede OLED-panelvirksomhed i verden efter Tohoku Pioneer i Japan; og i 2002 fortsatte det med at producere OLED-paneler. Ensfarvede og områdefarvede paneler til eksportforsendelser er vist i figur 1, og udbyttet og output er blevet øget, hvilket gør det til verdens største leverandør af OLED-paneler med hensyn til output.
I OLED-processen vil tykkelsen af det organiske filmlag i høj grad påvirke enhedens egenskaber. Generelt skal filmens tykkelsesfejl være mindre end 5 nanometer, hvilket er en veritabel nanoteknologi. For eksempel er den tredje generations substratstørrelse på TFT-LCD-fladskærme generelt defineret som 550 mm x 650 mm. På et substrat af denne størrelse er det vanskeligt at kontrollere en så præcis filmtykkelse. Processen med arealsubstrat og påføring af stort arealpanel. I øjeblikket er OLED-applikationer hovedsageligt små ensfarvede og områdefarvede displaypaneler, såsom mobiltelefonens hovedskærme, mobiltelefonens sekundære skærme, spillekonsoller, billydskærme og personlig Digital Assistant (PDA)-skærm. Da masseproduktionsprocessen af OLED fuldfarve endnu ikke er modnet, forventes små størrelse fuldfarve OLED-produkter at blive lanceret i rækkefølge efter anden halvdel af 2002. Da OLED er en selvlysende skærm, er dens visuelle ydeevne ekstremt fremragende sammenlignet med fuldfarve LCD-skærme på samme niveau. Den har mulighed for direkte at skære i fuldfarve, små high-end produkter, såsom digitale kameraer og håndfladestørrelse VCD (eller DVD) afspillere. Hvad angår store paneler (13 tommer eller mere), selvom der er et forsknings- og udviklingshold, der viser prøver, skal masseproduktionsteknologien stadig udvikles.
OLED'er er generelt opdelt i små molekyler (normalt kaldet OLED) og makromolekyler (normalt kaldet PLED) på grund af forskellige lysemitterende materialer. Teknologilicenserne er Eastman Kodak (Kodak) i USA og CDT (Cambridge Display Technology) i Storbritannien. Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. er en af de få virksomheder, der samtidig udvikler OLED og PLED. I denne artikel vil vi hovedsageligt introducere små molekyle OLED'er. Først vil vi introducere princippet om OLED, derefter vil vi introducere relaterede nøgleprocesser, og til sidst vil vi introducere den nuværende udviklingsretning for OLED-teknologi.
1. Princippet for OLED
OLED-komponenter er sammensat af n-type organiske materialer, p-type organiske materialer, katodemetal og anodemetal. Elektroner (huller) injiceres fra katoden (anode), ledes til det lysemitterende lag (generelt n-type materiale) gennem n-type (p-type) organisk materiale og udsender lys gennem rekombination. Generelt sputteres ITO på et glassubstrat lavet af en OLED-enhed som en anode, og derefter afsættes et p-type og n-type organisk materiale og en metalkatode med lav arbejdsfunktion sekventielt ved vakuum termisk fordampning. Fordi organiske materialer let interagerer med vanddamp eller ilt, dannes mørke pletter, og komponenterne skinner ikke. Derfor, efter at vakuumbelægningen af denne enhed er afsluttet, skal emballeringsprocessen udføres i et miljø uden fugt og ilt.
Mellem katodemetallet og anoden ITO kan den meget anvendte enhedsstruktur generelt opdeles i 5 lag. Som vist i figur 2, fra siden tæt på ITO'en, er de: hulinjektionslag, hultransportlag, lysemitterende lag, elektrontransportlag og elektroninjektionslag. Med hensyn til udviklingshistorien for OLED-enheder, er OLED-enheden først udgivet af Kodak i 1987 sammensat af to lag af organiske materialer, et hultransportlag og et elektrontransportlag. Hultransportlaget er et organisk materiale af p-type, som er kendetegnet ved højere hulmobilitet, og dets højeste besatte molekyleorbital (HOMO) er tættere på ITO, hvilket tillader huller at blive overført fra ITO's energibarriere, der sprøjtes ind i det organiske lag er reduceret.
Hvad angår elektrontransportlaget, er det et organisk materiale af n-type, som er karakteriseret ved høj elektronmobilitet. Når elektroner bevæger sig fra elektrontransportlaget til grænsefladen mellem hullet og elektrontransportlaget, er den laveste ikke-optagede molekylære orbital i elektrontransportlaget Den laveste ubesatte molekyleorbital (LUMO) er meget højere end LUMO for hultransportlaget . Det er svært for elektroner at krydse denne energibarriere for at komme ind i hultransportlaget og blokeres af denne grænseflade. På dette tidspunkt overføres huller fra hultransportlaget til nærheden af grænsefladen og rekombinerer med elektroner for at generere excitoner (Exciton), og Exciton frigiver energi i form af lysemission og ikke-lysemission. Med hensyn til et generelt fluorescensmaterialesystem er kun 25 % af elektron-hul-parrene rekombineret i form af lysemission baseret på beregningen af selektiviteten (selektionsreglen), og de resterende 75 % af energien er resultatet af varmeafgivelse. Forsvundet form. I de senere år er phosphorescens (phosphorescence) materialer aktivt udviklet til at blive en ny generation af OLED-materialer [2], sådanne materialer kan bryde grænsen for selektivitet for at øge den interne kvanteeffektivitet til næsten 100%.
I tolagsanordningen bruges det organiske materiale af n-typen - elektrontransportlaget - også som det lysemitterende lag, og den lysemitterende bølgelængde bestemmes af energiforskellen mellem HOMO og LUMO. Et godt elektrontransportlag - det vil sige et materiale med høj elektronmobilitet - er dog ikke nødvendigvis et materiale med god lysemissionseffektivitet. Derfor er den nuværende generelle praksis at dope (doteret) højfluorescerende organiske pigmenter til elektrontransport. Den del af laget, der er tæt på hultransportlaget, også kendt som det lysemitterende lag [3], har et volumenforhold på omkring 1 % til 3 %. Udviklingen af dopingteknologi er en nøgleteknologi, der bruges til at øge fluorescenskvanteabsorptionshastigheden af råmaterialer. Generelt er det valgte materiale et farvestof med høj fluorescens kvanteabsorptionshastighed (Farve). Da udviklingen af organiske farvestoffer stammer fra farvelasere i 1970'erne til 1980'erne, er materialesystemet komplet, og emissionsbølgelængden kan dække hele området med synligt lys. Energibåndet for det organiske farvestof, der er doteret i OLED-enheden, er dårligt, generelt mindre end værtens energibånd (Værten), for at lette exciton-energioverførslen fra værten til doteringsmidlet (Dopant). Men fordi doteringsmidlet har et lille energibånd og fungerer som en fælde i elektrisk henseende, vil drivspændingen stige, hvis dopinglaget er for tykt; men hvis den er for tynd, vil energien blive overført fra værten til doteringsmidlet. Forholdet vil blive dårligere, så tykkelsen af dette lag skal optimeres.
Katodens metalmateriale bruger traditionelt et metalmateriale (eller -legering) med lav arbejdsfunktion, såsom magnesiumlegering, for at lette indsprøjtningen af elektroner fra katoden til elektrontransportlaget. Derudover er en almindelig praksis at indføre et elektroninjektionslag. Den er sammensat af et meget tyndt metalhalogenid eller -oxid med lav arbejdsfunktion, såsom LiF eller Li2O, som i høj grad kan reducere energibarrieren mellem katoden og elektrontransportlaget [4] og reducere drivspændingen.
Da HOMO-værdien af hultransportlagets materiale stadig er forskellig fra ITO's, kan ITO-anoden desuden efter lang tids drift frigive ilt og beskadige det organiske lag for at producere mørke pletter. Derfor indsættes et hulinjektionslag mellem ITO'en og hultransportlaget, og dets HOMO-værdi er lige mellem ITO'en og hultransportlaget, hvilket er befordrende for hulinjektion i OLED-enheden, og filmens egenskaber kan blokere ITO. Ilt kommer ind i OLED-elementet for at forlænge elementets levetid.
2. OLED-drevmetode
Køremetoden for OLED er opdelt i aktiv kørsel (aktiv kørsel) og passiv kørsel (passiv kørsel).
1) Passivt drev (PM OLED)
Det er opdelt i statisk drevkredsløb og dynamisk drevkredsløb.
⑴ Statisk drivmetode: På en statisk drevet organisk lysemitterende displayenhed er katoderne for hver organisk elektroluminescenspixel generelt forbundet med hinanden og trukket sammen, og anoderne af hver pixel tegnes separat. Dette er den almindelige katodeforbindelsesmetode. Hvis du vil have en pixel til at udsende lys, så længe forskellen mellem spændingen af konstantstrømkilden og katodens spænding er større end pixellysværdien, vil pixlen udsende lys under drevet af konstantstrømkilden. Hvis en pixel ikke udsender lys, skal dens anode tilsluttes. Ved negativ spænding kan den omvendt blokeres. Der kan dog forekomme krydseffekter, når billedet ændrer sig meget. For at undgå dette må vi antage kommunikationsformen. Det statiske drivkredsløb bruges generelt til at drive segmentdisplayet.
⑵ Dynamisk kørselstilstand: På dynamisk drevne organiske lysemitterende displayenheder laver folk de to elektroder på pixlen til en matrixstruktur, det vil sige, at elektroderne af samme art som den vandrette gruppe af displaypixels deles, og den lodrette gruppe af displaypixels er de samme. Naturens anden elektrode er delt. Hvis pixlen kan opdeles i N rækker og M kolonner, kan der være N rækkeelektroder og M kolonneelektroder. Rækkerne og kolonnerne svarer henholdsvis til de to elektroder i den lysemitterende pixel. Nemlig katoden og anoden. I den faktiske kredsløbskørselsproces, for at oplyse pixels række for række eller for at oplyse pixels kolonne for søjle, anvendes række-for-række-scanningsmetoden normalt, og søjleelektroderne er dataelektroderne i rækkescanningen. Implementeringsmetoden er: cyklisk tilførsel af pulser til hver række af elektroder, og samtidig giver alle søjleelektroder drivende strømimpulser af pixelerne i rækken, for at realisere visningen af alle pixel i en række. Hvis rækken ikke længere er i samme række eller i samme kolonne, påføres den omvendte spænding på pixels for at forhindre "krydseffekten". Denne scanning udføres række for række, og den tid, der kræves for at scanne alle rækker, kaldes rammeperioden.
Valgtiden for hver række i en ramme er ens. Hvis det antages, at antallet af scanningslinjer i en ramme er N, og tiden for scanning af en ramme er 1, så er valgtiden optaget af en linje 1/N af tiden for en ramme. Denne værdi kaldes duty cycle-koefficienten. Under den samme strøm vil en stigning i antallet af scanningslinjer reducere arbejdscyklussen, hvilket vil forårsage et effektivt fald i strøminjektionen på den organiske elektroluminescenspixel i én ramme, hvilket vil reducere skærmkvaliteten. Derfor, med stigningen af skærmpixel, for at sikre visningskvaliteten, er det nødvendigt at øge drivstrømmen på passende måde eller anvende en dobbeltskærms elektrodemekanisme for at øge arbejdscykluskoefficienten.
Ud over krydseffekten på grund af den almindelige dannelse af elektroder, danner mekanismen af positive og negative ladningsbærere rekombineret for at danne lysemission i organiske elektroluminescerende skærme, hvilket som helst to lysemitterende pixels, så længe enhver form for funktionel film, der består af deres struktur er direkte forbundet med hinanden Ja, der kan være krydstale mellem de to lysemitterende pixel, det vil sige, at en pixel udsender lys, og den anden pixel kan også udsende svagt lys. Dette fænomen er hovedsageligt forårsaget af den dårlige tykkelsesensartethed af den organiske funktionelle film og den dårlige laterale isolering af filmen. Fra et kørselsperspektiv er det også en effektiv metode på én linje, for at afhjælpe denne ugunstige krydstale, at anvende den omvendte afskæringsmetode.
Skærm med gråskalakontrol: Skærmens gråskala refererer til lysstyrkeniveauet for sort-hvide billeder fra sort til hvid. Jo flere gråtoner, jo rigere er billedet fra sort til hvidt, og jo klarere er detaljerne. Gråtoner er en meget vigtig indikator for billedvisning og farvelægning. Generelt er de skærme, der bruges til gråtonevisning, for det meste dot matrix-skærme, og deres kørsel er for det meste dynamisk kørsel. Flere metoder til at opnå gråtonestyring er: kontrolmetode, rumlig gråtonemodulation og tidsgråskalamodulation.
2) Aktivt drev (AM OLED)
Hver pixel på det aktive drev er udstyret med en lavtemperatur Poly-Si Thin Film Transistor (LTP-Si TFT) med en switch-funktion, og hver pixel er udstyret med en ladningslagringskondensator, og det perifere drivkredsløb og display-arrayet er integreret i hele systemet På samme glasunderlag. TFT-strukturen er den samme som LCD og kan ikke bruges til OLED. Dette skyldes, at LCD bruger spændingsdrev, mens OLED er afhængig af strømdrev, og dens lysstyrke er proportional med mængden af strøm. Derfor kræver den, udover den adressevælgende TFT, der udfører ON/OFF-switch, også en relativt lav on-modstand, der tillader tilstrækkelig strøm at passere. Lav og lille kørende TFT.
Aktiv kørsel er en statisk køremetode med memory-effekt og kan køres med 100 % belastning. Denne kørsel er ikke begrænset af antallet af scanningselektroder, og hver pixel kan justeres selektivt uafhængigt.
Det aktive drev har intet duty cycle problem, og drevet er ikke begrænset af antallet af scanningselektroder, og det er nemt at opnå høj lysstyrke og høj opløsning.
Aktiv kørsel kan uafhængigt justere og drive lysstyrken af de røde og blå pixels, hvilket er mere befordrende for realiseringen af OLED-farvning.
Drivkredsløbet for den aktive matrix er skjult i displayet, hvilket gør det nemmere at opnå integration og miniaturisering. Desuden, fordi forbindelsesproblemet mellem det perifere drivkredsløb og skærmen er løst, forbedrer dette udbyttet og pålideligheden til en vis grad.
3) Sammenligning mellem aktiv og passiv
passiv aktiv
Øjeblikkelig lysemission med høj tæthed (dynamisk drev/selektiv) Kontinuerlig lysemission (steady-state drev)
Yderligere IC-chip uden for panelet TFT-drevkredsløbsdesign/Indbygget tyndfilmsdrev IC
Linje trinvis scanning Linje trinvis sletning af data
Nem gradueringskontrol. Organiske EL-billedpixels dannes på TFT-substratet.
Lavpris/højspændingsdrev Lavspændingsdrev/lavt strømforbrug/høje omkostninger
Nem designændring, kort leveringstid (simpel fremstilling), lang levetid for lysemitterende komponenter (kompleks fremstillingsproces)
Simpelt matrixdrev+OLED LTPS TFT+OLED
2. Fordelene og ulemperne ved OLED
1) Fordele ved OLED
(1) Tykkelsen kan være mindre end 1 mm, hvilket kun er 1/3 af LCD -skærmen, og vægten er lettere;
(2) Det faste legeme har intet flydende materiale, så det har bedre stødmodstand og er ikke bange for at falde;
(3) Der er næsten ingen problemer med betragtningsvinklen, selv når det ses i en stor betragtningsvinkel, er billedet stadig ikke forvrænget;
(4) Responstiden er en tusindedel af LCD-skærmens, og der vil absolut ikke være noget udtværingsfænomen ved visning af film;
(5) Gode lavtemperaturegenskaber, det kan stadig vises normalt ved minus 40 grader, men LCD kan ikke gøre det;
(6) Fremstillingsprocessen er enkel, og omkostningerne er lavere;
(7) Lyseffektiviteten er højere, og energiforbruget er lavere end LCD;
(8) Det kan fremstilles på underlag af forskellige materialer og kan laves til fleksible displays, der kan bøjes.
2.) Ulemper ved OLED
(1) Levetiden er normalt kun 5000 timer, hvilket er lavere end LCD -levetiden på mindst 10,000 timer;
(2) Masseproduktion af skærme i stor størrelse kan ikke opnås, så den er i øjeblikket kun egnet til bærbare digitale produkter;
(3) Der er et problem med utilstrækkelig farve renhed, og det er ikke let at vise lyse og rige farver.
3. OLED-relaterede nøgleprocesser
Indium tinoxid (ITO) substrat forbehandling
(1) ITO overfladeplanhed
ITO har været meget brugt til fremstilling af kommercielle displaypaneler. Det har fordelene ved høj transmittans, lav resistivitet og høj arbejdsfunktion. Generelt set er ITO'en fremstillet ved RF-forstøvningsmetoden modtagelig for dårlige proceskontrolfaktorer, hvilket resulterer i ujævn overflade, som igen producerer skarpe materialer eller fremspring på overfladen. Derudover vil processen med højtemperaturkalcinering og omkrystallisation også producere et fremspringende lag med en overflade på omkring 10 ~ 30nm. Banerne dannet mellem de fine partikler i disse ujævne lag vil give muligheder for, at huller kan skyde direkte til katoden, og disse indviklede baner vil øge lækstrømmen. Generelt er der tre metoder til at løse effekten af dette overfladelag: Den ene er at øge tykkelsen af hulinjektionslaget og hultransportlaget for at reducere lækstrøm. Denne metode bruges mest til PLED'er og OLED'er med et tykt hullag (~200nm). Den anden er at genbehandle ITO-glasset for at gøre overfladen glat. Den tredje er at bruge andre belægningsmetoder for at gøre overfladen glattere (som vist i figur 3).
(2) Forøgelse af ITO arbejdsfunktion
Når huller sprøjtes ind i HIL fra ITO, vil for stor potentiel energiforskel producere Schottky-barriere, hvilket gør det vanskeligt for huller at blive indsprøjtet. Derfor bliver fokus for ITO-forbehandlingen, hvordan man reducerer den potentielle energiforskel i ITO/HIL-grænsefladen. Generelt bruger vi O2-Plasma metoden til at øge mætningen af iltatomer i ITO for at opnå formålet med at øge arbejdsfunktionen. Arbejdsfunktionen af ITO efter O2-Plasma behandling kan øges fra de oprindelige 4.8eV til 5.2eV, hvilket er meget tæt på arbejdsfunktionen i HIL.
① Tilføj hjælpeelektrode
Da OLED'en er en strømdrevenhed, vil der, når det eksterne kredsløb er for langt eller for tyndt, forårsages et alvorligt spændingsfald i det eksterne kredsløb, hvilket vil få spændingsfaldet på OLED-enheden til at falde, hvilket resulterer i et fald i panelets lysstyrke. Fordi ITO-modstanden er for stor (10 ohm / kvadrat), er det let at forårsage unødvendigt eksternt strømforbrug. Tilføjelse af en hjælpeelektrode for at reducere spændingsgradienten bliver en hurtig måde at øge lyseffektiviteten og reducere drivspændingen. Chrommetal (Cr: Chromium) er det mest almindeligt anvendte materiale til hjælpeelektroder. Det har fordelene ved god stabilitet over for miljøfaktorer og større selektivitet til ætsningsløsninger. Dens modstandsværdi er dog 2 ohm / kvadrat, når filmen er 100nm, hvilket stadig er for stort i nogle applikationer. Derfor har aluminium (Al: Aluminium) metal (0.2 ohm / kvadrat) en lavere modstandsværdi ved samme tykkelse. ) Bliver endnu et bedre valg til hjælpeelektroder. Men den høje aktivitet af aluminiummetal gør det også til et problem med pålideligheden; derfor er flerlags hjælpemetaller blevet foreslået, såsom: Cr / Al / Cr eller Mo / Al / Mo. Sådanne processer øger imidlertid kompleksiteten og omkostningerne, så valget af hjælpeelektrodemateriale er blevet et af nøglepunkterne i OLED-processen.
② Katodeproces
I et højopløseligt OLED-panel er den fine katode adskilt fra katoden. Den generelle metode, der anvendes, er svampestrukturtilgangen, som ligner den negative fotoresistudviklingsteknologi for printteknologi. I den negative fotoresistudviklingsproces vil mange procesvariationer påvirke kvaliteten og udbyttet af katoden. For eksempel volumenmodstand, dielektrisk konstant, høj opløsning, høj Tg, lav kritisk dimension (CD) tab og korrekt adhæsionsgrænseflade med ITO eller andre organiske lag.
③ Pakke
(1) Vandabsorberende materiale
Generelt er livscyklussen for en OLED let påvirket af den omgivende vanddamp og ilt og reduceres. Der er to hovedkilder til fugt: den ene er indtrængning i enheden gennem det ydre miljø, og den anden er den fugt, der absorberes af hvert lag materiale i OLED-processen. For at reducere indtrængen af vanddamp i komponenten eller eliminere den vanddamp, der absorberes af processen, er det mest almindeligt anvendte stof tørremiddel. Tørremiddel kan bruge kemisk adsorption eller fysisk adsorption til at fange frit bevægelige vandmolekyler for at opnå formålet med at fjerne vanddamp i komponenten.
(2) Proces- og udstyrsudvikling
Emballageprocessen er vist i figur 4. For at placere tørremidlet på dækpladen og jævnt binde dækpladen til substratet, skal den udføres i et vakuummiljø, eller hulrummet er fyldt med en inert gas, f.eks. som nitrogen. Det er værd at bemærke, at hvordan man gør processen med at forbinde dækpladen og substratet mere effektiv, reducerer omkostningerne ved emballeringsprocessen og reducerer emballeringstiden for at opnå den bedste masseproduktionshastighed, er blevet de tre hovedmål for udvikling af emballeringsproces og udstyrsteknologi.
Vores andet produkt:
