OLED (díode orgànic emissor de llum orgànic) és una nova generació de tecnologia de pantalla de pantalla plana que segueix TFT-LCD (pantalla de cristall líquid de transistor de capa fina). Té els avantatges d’una estructura senzilla, no necessita una retroiluminació per a l’autoluminiscència, alt contrast, gruix prim, gran angle de visió, velocitat de resposta ràpida, es pot utilitzar per a panells flexibles i un ampli rang de temperatura de funcionament. El 1987, el doctor CW Tang i altres de Kodak Corporation dels Estats Units van establir components OLED i materials bàsics [1]. El 1996, Pioneer of Japan es va convertir en la primera empresa a produir en massa aquesta tecnologia i va fer coincidir el panell OLED amb la pantalla d’àudio del cotxe que va produir. En els darrers anys, a causa de les seves prometedores perspectives, han sorgit equips d’R + D al Japó, els Estats Units, Europa, Taiwan i Corea del Sud, que han conduït a la maduresa dels materials orgànics emissors de llum, al desenvolupament vigorós dels fabricants d’equips i al desenvolupament continu evolució de la tecnologia de processos.
Tanmateix, la tecnologia OLED està relacionada amb les indústries de semiconductors madurs, LCD, CD-R o fins i tot LED en termes de principis i processos, però té el seu saber fer únic; per tant, encara hi ha molts colls d'ampolla en la producció massiva d'OLED. . Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. va començar a desenvolupar tecnologies relacionades amb l'OLED el 1997 i va produir amb èxit panells OLED el 2000. Es va convertir en la segona empresa de panells OLED produïts en sèrie al món després de Tohoku Pioneer al Japó; i el 2002, va continuar produint panells OLED. Els panells monocolor i color de zona per als enviaments d’exportació es mostren a la figura 1 i el rendiment i la producció s’han augmentat, cosa que el converteix en el proveïdor de panells OLED més gran del món en termes de producció.
En el procés OLED, el gruix de la capa de pel·lícula orgànica afectarà molt les característiques del dispositiu. En termes generals, l’error de gruix de la pel·lícula ha de ser inferior a 5 nanòmetres, la qual cosa és una autèntica nanotecnologia. Per exemple, la mida del substrat de tercera generació de les pantalles de pantalla plana TFT-LCD es defineix generalment com a 550 mm x 650 mm. En un substrat d’aquestes dimensions, és difícil controlar un gruix de pel·lícula tan precís. El procés de substrat de superfície i l'aplicació de panells de gran superfície. Actualment, les aplicacions OLED són principalment petits panells de visualització monocromàtics i de color àrea, com ara pantalles principals de telèfons mòbils, pantalles secundàries de telèfons mòbils, pantalles de consoles de jocs, pantalles d’àudio del cotxe i pantalla personal de l’Assistent digital (PDA). Atès que el procés de producció en massa d’OLED a tot color encara no ha madurat, s’espera que els productes OLED a tot color de mida petita es llancin successivament després de la segona meitat del 2002. Atès que l’OLED és una pantalla auto-lluminosa, el seu rendiment visual és extremadament excel·lent en comparació amb les pantalles LCD a tot color del mateix nivell. Té l’oportunitat de tallar directament productes de gamma alta a mida petita a tot color, com ara càmeres digitals i reproductors VCD (o DVD) de mida palmera. Pel que fa als panells grans (13 polzades o més), tot i que hi ha un equip de recerca i desenvolupament que mostra mostres, la tecnologia de producció en massa encara està per desenvolupar.
Els OLED es divideixen generalment en molècules petites (normalment anomenades OLED) i macromolècules (normalment anomenades PLED) a causa de diferents materials emissors de llum. Les llicències de tecnologia són Eastman Kodak (Kodak) als Estats Units i CDT (Cambridge Display Technology) al Regne Unit. Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. és una de les poques empreses que desenvolupa simultàniament OLED i PLED. En aquest article, introduirem principalment OLED de molècula petita. En primer lloc, introduirem el principi d’OLED, després introduirem processos clau relacionats i, finalment, introduirem la direcció de desenvolupament actual de la tecnologia OLED.
1. Principi d'OLED
Els components OLED es componen de materials orgànics de tipus n, materials orgànics de tipus p, metall càtode i metall ànode. Els electrons (forats) s’injecten des del càtode (ànode), es condueixen a la capa emissora de llum (generalment material de tipus n) a través del material orgànic de tipus n (tipus p) i emeten llum mitjançant la recombinació. En termes generals, l’ITO s’escampa sobre un substrat de vidre format per un dispositiu OLED com a ànode, i després es dipositen seqüencialment per evaporació tèrmica un material orgànic de tipus p i n i un càtode metàl·lic de baixa funció. Com que els materials orgànics interactuen fàcilment amb vapor d’aigua o oxigen, es generen taques fosques i els components no brillen. Per tant, després de completar el recobriment al buit d’aquest dispositiu, el procés d’envasat s’ha de realitzar en un entorn sense humitat ni oxigen.
Entre el metall càtode i l’ànode ITO, l’estructura del dispositiu àmpliament utilitzada es pot dividir generalment en 5 capes. Com es mostra a la figura 2, des del costat proper a la ITO, són: capa d'injecció de forats, capa de transport de forats, capa emissora de llum, capa de transport d'electrons i capa d'injecció d'electrons. Pel que fa a la història de l'evolució dels dispositius OLED, el dispositiu OLED publicat per primera vegada per Kodak el 1987 es compon de dues capes de materials orgànics, una capa de transport de forats i una capa de transport d'electrons. La capa de transport de forats és un material orgànic de tipus p, que es caracteritza per una major mobilitat dels forats, i la seva molècula orbital més ocupada (HOMO) és més propera a l’ITO, permetent la transferència de forats des de la barrera energètica de l’ITO injectada a la capa orgànica es redueix.
Pel que fa a la capa de transport d’electrons, es tracta d’un material orgànic de tipus n, que es caracteritza per una elevada mobilitat d’electrons. Quan els electrons viatgen des de la capa de transport d'electrons fins a la interfície del forat i la capa de transport d'electrons, l'orbital molecular no ocupat més baix de la capa de transport d'electrons. L'orbital molècula més baixa no ocupada (LUMO) és molt superior al LUMO de la capa de transport de forats. . És difícil que els electrons creuin aquesta barrera energètica per entrar a la capa de transport de forats i queden bloquejats per aquesta interfície. En aquest moment, els forats es transfereixen des de la capa de transport de forats fins als voltants de la interfície i es recombinen amb electrons per generar excitons (Exciton), i Exciton allibera energia en forma d’emissió de llum i d’emissió de llum. En termes d’un sistema general de materials de fluorescència, només el 25% dels parells electró-forat es recombinen en forma d’emissió de llum basant-se en el càlcul de la selectivitat (regla de selecció), i el 75% restant de l’energia és el resultat de alliberament de calor. Forma dissipada. En els darrers anys, els materials de fosforescència (fosforescència) s'estan desenvolupant activament per convertir-se en una nova generació de materials OLED [2], aquests materials poden trencar el límit de selectivitat per augmentar l'eficiència quàntica interna a gairebé el 100%.
Al dispositiu de dues capes, el material orgànic de tipus n (la capa de transport d’electrons) també s’utilitza com a capa emissora de llum i la longitud d’ona emissora de llum es determina per la diferència d’energia entre HOMO i LUMO. Tanmateix, una bona capa de transport d'electrons, és a dir, un material amb alta mobilitat d'electrons, no és necessàriament un material amb una bona eficiència d'emissió de llum. Per tant, la pràctica general actual és dopar (dopats) pigments orgànics d'alta fluorescència per al transport d'electrons. La part de la capa propera a la capa de transport de forats, també coneguda com a capa emissora de llum [3], té una proporció de volum d’aproximadament un 1% a un 3%. El desenvolupament de la tecnologia de dopatge és una tecnologia clau que s’utilitza per millorar la taxa d’absorció quàntica de fluorescència de les matèries primeres. En general, el material seleccionat és un colorant amb una alta taxa d’absorció quàntica de fluorescència (colorant). Atès que el desenvolupament de colorants orgànics es va originar a partir de làsers de colorants dels anys 1970 a 1980, el sistema de materials és complet i la longitud d'ona d'emissió pot cobrir tota la regió de la llum visible. La banda d’energia del colorant orgànic dopat al dispositiu OLED és pobra, generalment més petita que la banda d’energia de l’amfitrió (Amfitrió), per tal de facilitar la transferència d’energia excitada de l’amfitrió al dopant (Dopant). Tanmateix, com que el dopant té una petita banda d’energia i actua com una trampa en termes elèctrics, si la capa de dopant és massa gruixuda, la tensió de conducció augmentarà; però si és massa prima, l’energia es transferirà de l’hoste al dopant. La relació empitjorarà, de manera que s’ha d’optimitzar el gruix d’aquesta capa.
El material metàl·lic del càtode utilitza tradicionalment un material metàl·lic (o aliatge) amb una baixa funció de treball, com l’aliatge de magnesi, per facilitar la injecció d’electrons del càtode a la capa de transport d’electrons. A més, una pràctica habitual és introduir una capa d'injecció d'electrons. Està compost per un òxid o un òxid de metall amb una funció de treball molt fina, com LiF o Li2O, que pot reduir considerablement la barrera energètica entre el càtode i la capa de transport d'electrons [4] i reduir la tensió de conducció.
Atès que el valor HOMO del material de la capa de transport de forats encara és diferent del d’ITO, a més, després d’una operació molt llarga, l’ànode ITO pot alliberar oxigen i danyar la capa orgànica per produir taques fosques. Per tant, s’insereix una capa d’injecció de forats entre l’ITO i la capa de transport de forats, i el seu valor HOMO es troba just entre l’ITO i la capa de transport de forats, que és propici per a la injecció de forats al dispositiu OLED, i les característiques de la pel·lícula poden bloquejar la ITO. L’oxigen entra a l’element OLED per allargar la vida de l’element.
2. Mètode de la unitat OLED
El mètode de conducció d’OLED es divideix en conducció activa (conducció activa) i conducció passiva (conducció passiva).
1) Unitat passiva (PM OLED)
Es divideix en circuit de transmissió estàtica i circuit de transmissió dinàmica.
⑴ Mètode de conducció estàtica: en un dispositiu de visualització orgànic emissor de llum impulsat estàticament, generalment els càtodes de cada píxel d’electroluminescència orgànica es connecten junts i es dibuixen junts i els ànodes de cada píxel es dibuixen per separat. Aquest és el mètode comú de connexió del càtode. Si voleu que un píxel emeti llum, sempre que la diferència entre la tensió de la font de corrent constant i la tensió del càtode sigui superior al valor lluminós del píxel, el píxel emetrà llum sota la unitat de la font de corrent constant. Si un píxel no emet llum, connecteu el seu ànode a En tensió negativa, es pot bloquejar inversament. No obstant això, es poden produir efectes creuats quan la imatge canvia molt. Per evitar-ho, hem d’adoptar la forma de comunicació. El circuit de conducció estàtica s’utilitza generalment per conduir la visualització del segment.
Mode Mode de transmissió dinàmica: en dispositius de visualització amb llum orgànica impulsats de manera dinàmica, les persones converteixen els dos elèctrodes del píxel en una estructura de matriu, és a dir, es comparteixen els elèctrodes de la mateixa naturalesa del grup horitzontal de píxels de visualització i la vertical el grup de píxels de visualització és el mateix. L'altre elèctrode de la naturalesa és compartit. Si el píxel es pot dividir en N files i M columnes, hi pot haver N elèctrodes de fila i M electrodes de columna. Les files i les columnes corresponen respectivament als dos elèctrodes del píxel emissor de llum. És a dir, el càtode i l’ànode. En el procés de conducció del circuit real, per il·luminar els píxels fila per fila o per il·luminar els píxels columna per columna, se sol adoptar el mètode d’escaneig fila per fila i els elèctrodes de columna són els elèctrodes de dades de l’exploració de files. El mètode d'implementació és: aplicar cíclicament polsos a cada fila d'elèctrodes, i al mateix temps tots els elèctrodes de columna donen impulsos de corrent de conducció dels píxels de la fila, de manera que es realitzi la visualització de tots els píxels d'una fila. Si la fila ja no es troba a la mateixa fila o a la mateixa columna, s'aplica la tensió inversa als píxels per evitar l '"efecte creuat". Aquest escaneig es realitza fila per fila i el temps necessari per escanejar totes les files s’anomena període de fotogrames.
El temps de selecció de cada fila d'un marc és igual. Suposant que el nombre de línies d’escaneig en un fotograma és N i el temps per escanejar un fotograma és 1, el temps de selecció ocupat per una línia és 1 / N del temps d’un fotograma. Aquest valor s’anomena coeficient del cicle de treball. Sota el mateix corrent, un augment del nombre de línies d’escaneig reduirà el cicle de treball, cosa que provocarà una disminució efectiva de la injecció de corrent al píxel d’electroluminescència orgànica en un marc, la qual cosa reduirà la qualitat de la pantalla. Per tant, amb l’augment dels píxels de visualització, per garantir la qualitat de la pantalla, és necessari augmentar adequadament el corrent de la unitat o adoptar un mecanisme d’elèctrodes de doble pantalla per augmentar el coeficient del cicle de treball.
A més de l’efecte creuat a causa de la formació comuna d’elèctrodes, el mecanisme dels portadors de càrrega positiva i negativa recombinat per formar emissió de llum a les pantalles de visualització electroluminescents orgàniques fa que hi hagi dos píxels emissors de llum, sempre que hi hagi qualsevol tipus de pel·lícula funcional que compongui la seva l'estructura està connectada directament entre si. Sí, pot haver-hi diafonia entre els dos píxels emissors de llum, és a dir, un píxel emet llum i l'altre píxel també pot emetre llum feble. Aquest fenomen es deu principalment a la pobra uniformitat del gruix de la pel·lícula funcional orgànica i al pobre aïllament lateral de la pel·lícula. Des de la perspectiva de la conducció, per tal d’alleugerir aquesta conversa desfavorable, adoptar el mètode de tall invers també és un mètode eficaç en una línia.
Pantalla amb control d’escala de grisos: l’escala de grisos del monitor fa referència al nivell de brillantor de les imatges en blanc i negre del blanc al negre. Com més nivells de grisos, més rica sigui la imatge del negre al blanc i més nítids seran els detalls. L’escala de grisos és un indicador molt important per a la visualització i la coloració de la imatge. Generalment, les pantalles que s’utilitzen per a la visualització en escala de grisos són principalment pantalles de matriu de punts, i la seva conducció és majoritàriament dinàmica. Diversos mètodes per aconseguir un control d’escala de grisos són: mètode de control, modulació espacial de grisos i modulació temporal en escala de grisos.
2) Unitat activa (AM OLED)
Cada píxel de la unitat activa està equipat amb un transistor de capa fina de poli-si de baixa temperatura (LTP-Si TFT) amb una funció de commutació, i cada píxel està equipat amb un condensador d’emmagatzematge de càrrega, i el circuit de conducció perifèric i la matriu de pantalla estan integrats a tot el sistema Sobre el mateix substrat de vidre. L’estructura TFT és la mateixa que la pantalla LCD i no es pot utilitzar per a dispositius OLED. Això es deu al fet que la pantalla LCD utilitza unitat de tensió, mentre que l'OLED depèn de la unitat de corrent i la seva brillantor és proporcional a la quantitat de corrent. Per tant, a més del TFT de selecció d’adreces que realitza el commutació ON / OFF, també requereix una resistència d’encesa relativament baixa que permeti el pas de corrent suficient. TFT de conducció baixa i petita.
La conducció activa és un mètode de conducció estàtic amb un efecte de memòria i es pot conduir amb una càrrega del 100%. Aquesta conducció no està limitada pel nombre d'elèctrodes d'escaneig i cada píxel es pot ajustar de forma selectiva de forma independent.
La unitat activa no té problemes de cicle de treball i la unitat no està limitada pel nombre d’elèctrodes d’escaneig i és fàcil aconseguir una alta brillantor i una alta resolució.
La conducció activa pot ajustar i conduir de manera independent la brillantor dels píxels vermells i blaus, cosa que és més propici per a la realització de la coloració OLED.
El circuit de conducció de la matriu activa s’amaga a la pantalla, cosa que facilita la integració i la miniaturització. A més, com que el problema de connexió entre el circuit de la unitat perifèrica i la pantalla es resol, això millora el rendiment i la fiabilitat fins a cert punt.
3) Comparació entre actiu i passiu
actiu passiu
Emissió de llum instantània d'alta densitat (accionament dinàmic / selectiu) Emissió de llum contínua (accionament d'estat estacionari)
Xip IC addicional fora del disseny del circuit de la unitat TFT del panell / IC integrat de la unitat de pel·lícula fina
Línia d’escaneig pas a pas Línia d’esborrat de dades
Fàcil control de gradació. Els píxels de la imatge EL orgànics es formen al substrat TFT.
Unitat de baix cost / alta tensió Unitat de baixa tensió / baix consum d’energia / alt cost
Canvis de disseny fàcils, temps de lliurament curt (fabricació senzilla), llarga vida útil de components emissors de llum (procés de fabricació complex)
Unitat de matriu simple + OLED LTPS TFT + OLED
2. Els avantatges i desavantatges de l'OLED
1) Avantatges d'OLED
(1) El gruix pot ser inferior a 1 mm, que és només 1/3 de la pantalla LCD i el pes és més lleuger;
(2) El cos sòlid no té material líquid, de manera que té una millor resistència als cops i no té por de caure;
(3) Gairebé no hi ha cap problema amb l'angle de visió, fins i tot quan es visualitza amb un angle de visió gran, la imatge encara no està distorsionada;
(4) El temps de resposta és la mil·lèsima part del LCD, i no hi haurà absolutament cap fenomen de desprestigi quan es mostren imatges en moviment;
(5) Bones característiques de baixa temperatura, encara es pot mostrar normalment a menys de 40 graus, però el LCD no ho pot fer;
(6) El procés de fabricació és senzill i el cost és inferior;
(7) L'eficiència lluminosa és més alta i el consum d'energia és inferior al del LCD;
(8) Es pot fabricar sobre substrats de diferents materials i es pot convertir en pantalles flexibles que es poden doblar.
2.) Inconvenients de l'OLED
(1) La vida útil sol ser de 5000 hores, la qual cosa és inferior a la vida útil de la pantalla LCD d'almenys 10,000 hores;
(2) La producció massiva de pantalles de grans dimensions no es pot aconseguir, de manera que actualment només és adequada per a productes digitals portàtils;
(3) Hi ha un problema de puresa de color insuficient i no és fàcil mostrar colors brillants i rics.
3. Processos clau relacionats amb OLED
Pretractament del substrat d’òxid d’estany d’indi (ITO)
(1) Planitud superficial ITO
ITO s'ha utilitzat àmpliament en la fabricació de panells de visualització comercials. Té els avantatges d’alta transmitància, baixa resistivitat i alta funció de treball. En termes generals, la ITO fabricada pel mètode de pulverització de RF és susceptible a deficients factors de control del procés, cosa que resulta en una superfície irregular, que al seu torn produeix materials nítids o ressalts a la superfície. A més, el procés de calcinació i recristal·lització a alta temperatura també produirà una capa que sobresurt amb una superfície d’uns 10 ~ 30 nm. Els camins formats entre les fines partícules d’aquestes capes desiguals proporcionaran oportunitats als forats per disparar directament al càtode, i aquests intricats camins augmentaran el corrent de fuita. En general, hi ha tres mètodes per resoldre l’efecte d’aquesta capa superficial: un consisteix a augmentar el gruix de la capa d’injecció de forats i la capa de transport de forats per reduir el corrent de fuita. Aquest mètode s'utilitza principalment per a PLEDs i OLEDs amb una capa de forat gruixuda (~ 200nm). El segon consisteix a tornar a processar el vidre ITO per fer la superfície llisa. El tercer és utilitzar altres mètodes de recobriment per fer la superfície més llisa (com es mostra a la figura 3).
(2) Increment de la funció de treball ITO
Quan s’injecten forats a HIL des de l’ITO, una diferència d’energia potencial massa gran produirà una barrera de Schottky, cosa que dificultarà la injecció de forats. Per tant, com reduir la diferència d'energia potencial de la interfície ITO / HIL es converteix en el focus del pretractament ITO. En general, utilitzem el mètode de plasma O2 per augmentar la saturació d’àtoms d’oxigen a ITO per aconseguir el propòsit d’augmentar la funció de treball. La funció de treball de l’ITO després del tractament amb plasma O2 es pot augmentar del 4.8eV original a 5.2eV, molt a prop de la funció de treball de HIL.
① Afegir elèctrode auxiliar
Atès que l’OLED és un dispositiu d’acció corrent, quan el circuit extern és massa llarg o massa prim, es produirà una greu caiguda de tensió al circuit extern, cosa que provocarà una caiguda de tensió del dispositiu OLED, cosa que provocarà una disminució de la intensitat lluminosa del panell. Com que la resistència ITO és massa gran (10 ohm / quadrat), és fàcil provocar un consum d’energia extern innecessari. Afegir un elèctrode auxiliar per reduir el gradient de tensió es converteix en una manera ràpida d’augmentar l’eficiència lluminosa i reduir el voltatge de conducció. El metall crom (Cr: crom) és el material més utilitzat per a elèctrodes auxiliars. Té els avantatges d’una bona estabilitat davant els factors ambientals i d’una major selectivitat a les solucions de gravat. No obstant això, el seu valor de resistència és de 2 ohm / quadrat quan la pel·lícula és de 100 nm, que encara és massa gran en algunes aplicacions. Per tant, el metall d'alumini (Al: alumini) (0.2 ohm / quadrat) té un valor de resistència inferior al mateix gruix. ) Es converteix en una altra millor opció per als elèctrodes auxiliars. No obstant això, l’alta activitat del metall d’alumini també el converteix en un problema de fiabilitat; per tant, s’han proposat metalls auxiliars de capes múltiples, com ara: Cr / Al / Cr o Mo / Al / Mo. No obstant això, aquests processos augmenten la complexitat i el cost, de manera que l’elecció del material d’elèctrodes auxiliars s’ha convertit en un dels punts clau de el procés OLED.
② Procés de càtode
En un panell OLED d'alta resolució, el càtode fi està separat del càtode. El mètode general utilitzat és l’enfocament de l’estructura del bolet, que és similar a la tecnologia de desenvolupament de fotoresistència negativa de la tecnologia d’impressió. En el procés de desenvolupament de la fotoresistència negativa, moltes variacions del procés afectaran la qualitat i el rendiment del càtode. Per exemple, resistència al volum, constant dielèctrica, alta resolució, alta Tg, pèrdua de dimensió crítica baixa (CD) i interfície d'adhesió adequada amb ITO o altres capes orgàniques.
③ Paquet
(1) Material absorbent d’aigua
En general, el cicle de vida d’un OLED es veu fàcilment afectat pel vapor d’aigua i l’oxigen que l’envolten i es redueix. Hi ha dues fonts principals d’humitat: una és la penetració al dispositiu a través de l’entorn extern i l’altra és la humitat absorbida per cada capa de material en el procés OLED. Per tal de reduir l’entrada de vapor d’aigua al component o eliminar el vapor d’aigua absorbit pel procés, la substància més utilitzada és el dessecant. El dessecant pot utilitzar adsorció química o adsorció física per captar molècules d’aigua en moviment lliure per aconseguir el propòsit d’eliminar el vapor d’aigua del component.
(2) Desenvolupament de processos i equips
El procés d’envasat es mostra a la figura 4. Per col·locar el dessecant a la placa de coberta i unir suaument la placa de cobertura amb el substrat, s’ha de dur a terme en un entorn de buit o la cavitat s’omple amb un gas inert, com ara com el nitrogen. Cal assenyalar que la manera de fer més eficient el procés de connexió de la placa de coberta i el substrat, reduir el cost del procés d’embalatge i reduir el temps d’embalatge per aconseguir la millor taxa de producció en massa, s’ha convertit en els tres objectius principals de la desenvolupament de processos d’envasat i tecnologia d’equips.
El nostre altre producte:
