OLED (Organic light emitTIng diode) er en ny generasjon flatskjermteknologi som følger TFT-LCD (Thin film transistor liquid crystal display). Det har fordelene med enkel struktur, ikke behov for bakgrunnsbelysning for selvlysende lys, høy kontrast, tynn tykkelse, bred synsvinkel, rask responshastighet, kan brukes til fleksible paneler og et bredt driftstemperaturområde. I 1987 etablerte Dr. CW Tang og andre fra Kodak Corporation i USA OLED-komponenter og grunnleggende materialer [1]. I 1996 ble Pioneer of Japan det første selskapet som masseproduserte denne teknologien, og matchet OLED-panelet til billydskjermen det produserte. På grunn av de lovende utsiktene de siste årene har FoU-team i Japan, USA, Europa, Taiwan og Sør-Korea dukket opp, noe som har ført til modenhet i organiske lysemitterende materialer, den kraftige utviklingen av utstyrsprodusenter og den kontinuerlige utvikling av prosessteknologi.
OLED-teknologi er imidlertid relatert til den nåværende modne halvleder-, LCD-, CD-R- eller LED-industrien når det gjelder prinsipper og prosesser, men har sin unike kunnskap; Derfor er det fortsatt mange flaskehalser i masseproduksjonen av OLED. . Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. begynte å utvikle OLED-relaterte teknologier i 1997 og vellykket masseprodusert OLED-paneler i 2000. Det ble det andre masseproduserte OLED-panelselskapet i verden etter Tohoku Pioneer i Japan; og i 2002 fortsatte den å produsere OLED-paneler. De ensfargede og arealfargede panelene for eksportforsendelser er vist i figur 1, og avkastningen og produksjonen er økt, noe som gjør den til verdens største leverandør av OLED-paneler når det gjelder produksjon.
I OLED-prosessen vil tykkelsen på det organiske filmlaget i stor grad påvirke enhetens egenskaper. Generelt sett må tykkelsesfeilen til filmen være mindre enn 5 nanometer, noe som er en virkelig nanoteknologi. For eksempel er tredjegenerasjons substratstørrelse på TFT-LCD flatskjerm generelt definert som 550 mm x 650 mm. På et underlag av denne størrelsen er det vanskelig å kontrollere en så presis filmtykkelse. Prosessen med områdesubstrat og påføring av stort arealpanel. For øyeblikket er OLED-applikasjoner hovedsakelig små monofarger og områdefarge skjermpaneler, for eksempel hovedskjermer for mobiltelefoner, sekundære skjermer for mobiltelefoner, skjermer for spillkonsoller, billydskjermer og personlig Digital Assistant (PDA) -skjerm. Siden masseproduksjonsprosessen av OLED fullfarge ennå ikke har modnet, forventes små OLED-farger i full størrelse å lanseres etter hverandre etter andre halvdel av 2002. Siden OLED er en selvlysende skjerm, er dens visuelle ytelse ekstremt utmerket i forhold til LCD-fargeskjermer på samme nivå. Den har muligheten til å kutte direkte i fullfarge avanserte high-end produkter, for eksempel digitale kameraer og VCD (eller DVD) spillere i håndflaten. Når det gjelder store paneler (13 inches eller mer), selv om det er et forsknings- og utviklingsteam som viser prøver, skal masseproduksjonsteknologien fortsatt utvikles.
OLED er vanligvis delt inn i små molekyler (vanligvis kalt OLED) og makromolekyler (vanligvis kalt PLED) på grunn av forskjellige lysemitterende materialer. Teknologilisensene er Eastman Kodak (Kodak) i USA og CDT (Cambridge Display Technology) i Storbritannia. Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. er et av få selskaper som samtidig utvikler OLED og PLED. I denne artikkelen vil vi hovedsakelig introdusere OLED-er med små molekyler. Først vil vi introdusere OLED-prinsippet, deretter introdusere relaterte nøkkelprosesser, og til slutt vil vi introdusere den nåværende utviklingsretningen for OLED-teknologi.
1. Prinsipp for OLED
OLED-komponenter består av organiske materialer av n-type, organiske materialer av p-type, katodemetall og anodemetall. Elektroner (hull) injiseres fra katoden (anoden), ledes til det lysemitterende laget (generelt n-type materiale) gjennom det organiske materialet av n-typen (p-typen) og avgir lys gjennom rekombinasjon. Generelt sett spruttes ITO på et glassunderlag laget av en OLED-enhet som en anode, og deretter avsettes et p-type og n-type organisk materiale og en metallkatode med lav arbeidsfunksjon sekvensielt ved vakuum termisk fordampning. Fordi organiske materialer lett samhandler med vanndamp eller oksygen, genereres mørke flekker og komponentene skinner ikke. Derfor, etter at vakuumbelegget til denne enheten er fullført, må emballasjeprosessen utføres i et miljø uten fuktighet og oksygen.
Mellom katodemetallet og anoden ITO, kan den brukte enhetsstrukturen generelt deles i 5 lag. Som vist i figur 2, fra siden nær ITO, er de: hullinjeksjonslag, hulltransportlag, lysemitterende lag, elektrontransportlag og elektroninjeksjonslag. Når det gjelder utviklingshistorien til OLED-enheter, består OLED-enheten først av Kodak i 1987 av to lag med organiske materialer, et hulltransportlag og et elektrontransportlag. Hulltransportlaget er et organisk materiale av p-type, som er preget av høyere hullmobilitet, og det høyeste okkuperte molekylbanen (HOMO) er nærmere ITO, slik at hull kan overføres fra energisperren til ITO injisert i det organiske laget er redusert.
Når det gjelder elektrontransportlaget, er det et organisk materiale av n-type, som er preget av høy elektronmobilitet. Når elektroner beveger seg fra elektrontransportlaget til grensesnittet mellom hullet og elektrontransportlaget, er det laveste ikke-okkuperte molekylære banen til elektrontransportlaget Det laveste ubebodde molekylbanen (LUMO) er mye høyere enn LUMO i hulltransportlaget . Det er vanskelig for elektroner å krysse denne energisperren for å komme inn i hulltransportlaget og blokkeres av dette grensesnittet. På dette tidspunktet overføres hull fra hulltransportlaget til nærheten av grensesnittet og rekombineres med elektroner for å generere eksitoner (Exciton), og Exciton frigjør energi i form av lysemisjon og ikke-lysemisjon. Når det gjelder et generelt fluorescensmaterialesystem, er bare 25% av elektronhullparene rekombinert i form av lysemisjon basert på beregningen av selektiviteten (SelecTIon-regel), og de resterende 75% av energien er resultatet av varmeutslipp. Forsvunnet form. De siste årene har fosforescensmaterialer (Phosphorescence) blitt utviklet aktivt for å bli en ny generasjon OLED-materialer [2], slike materialer kan bryte selektivitetsgrensen for å øke den interne kvanteffektiviteten til nesten 100%.
I to-lagsanordningen brukes det organiske materialet av n-typen - elektrontransportlaget - også som det lysemitterende laget, og den lysemitterende bølgelengden bestemmes av energidifferansen mellom HOMO og LUMO. Et godt elektrontransportsjikt - det vil si et materiale med høy elektronmobilitet - er imidlertid ikke nødvendigvis et materiale med god lysutslippseffektivitet. Derfor er den nåværende generelle praksisen å dopere (dopet) organiske pigmenter med høy fluorescens for elektrontransport. Den delen av laget som ligger nær hulltransportlaget, også kjent som det lysemitterende laget [3], har et volumforhold på ca. 1% til 3%. Utviklingen av dopingteknologi er en nøkkelteknologi som brukes til å forbedre fluorescenskvanteabsorpsjonshastigheten til råvarer. Vanligvis er det valgte materialet et fargestoff med høy fluorescenskvantumabsorpsjonshastighet (fargestoff). Siden utviklingen av organiske fargestoffer stammer fra fargelasere på 1970- til 1980-tallet, er materialsystemet fullført, og utslippsbølgelengden kan dekke hele det synlige lysområdet. Energibåndet til det organiske fargestoffet som er dopet i OLED-enheten er dårlig, generelt mindre enn energibåndet til verten (Host), for å lette exciton-energioverføringen fra verten til dopanten (Dopant). Imidlertid, fordi dopemidlet har et lite energibånd og fungerer som en felle i elektriske termer, hvis dopemiddellaget er for tykt, vil drivspenningen øke; men hvis den er for tynn, vil energien overføres fra verten til dopemidlet. Forholdet vil bli verre, så tykkelsen på dette laget må optimaliseres.
Metallmaterialet i katoden bruker tradisjonelt et metallmateriale (eller legering) med lav arbeidsfunksjon, for eksempel magnesiumlegering, for å lette injeksjonen av elektroner fra katoden til elektrontransportlaget. I tillegg er en vanlig praksis å introdusere et elektroninjeksjonslag. Den er sammensatt av et veldig tynt metallhalogenid eller oksid med lav arbeidsfunksjon, slik som LiF eller Li2O, som i stor grad kan redusere energisperren mellom katoden og elektrontransportlaget [4] og redusere drivspenningen.
Siden HOMO-verdien av hulltransportlagermaterialet fremdeles er forskjellig fra ITO, kan ITO-anoden etter en lang tids drift frigjøre oksygen og skade det organiske laget for å produsere mørke flekker. Derfor settes det inn et hullinjeksjonslag mellom ITO og hulltransportlaget, og dets HOMO-verdi er akkurat mellom ITO og hulltransportlaget, noe som bidrar til hullinjeksjon i OLED-enheten, og filmens egenskaper kan blokker ITO. Oksygen kommer inn i OLED-elementet for å forlenge elementets levetid.
2. OLED-stasjonsmetode
Kjøremetoden til OLED er delt inn i aktiv kjøring (aktiv kjøring) og passiv kjøring (passiv kjøring).
1) Passiv stasjon (PM OLED)
Den er delt inn i statisk drivkrets og dynamisk drivkrets.
⑴ Statisk kjøremetode: På en statisk drevet organisk lysemitterende skjermenhet er katodene til hver organiske elektroluminescenspiksel generelt koblet sammen og tegnet sammen, og anodene til hver piksel tegnes separat. Dette er den vanlige katodeforbindelsesmetoden. Hvis du vil at en piksel skal avgi lys, så lenge forskjellen mellom spenningen til den konstante strømkilden og katodens spenning er større enn pikselens lysverdi, vil pikselet avgi lys under stasjonen til den konstante strømkilden. Hvis en piksel ikke avgir lys, kobler du anoden til den på en negativ spenning, den kan blokkeres omvendt. Imidlertid kan krysseffekter oppstå når bildet endrer seg mye. For å unngå dette, må vi ta i bruk kommunikasjonsformen. Den statiske drivkretsen brukes vanligvis til å drive segmentvisningen.
⑵ Dynamisk kjøremodus: På dynamisk drevne organiske lysemitterende displayenheter lager folk de to elektrodene til pikslen til en matrisestruktur, det vil si at elektrodene av samme natur som den horisontale gruppen av skjermpiksler deles, og den vertikale gruppen av skjermpiksler er den samme. Den andre elektroden av naturen deles. Hvis pikselet kan deles inn i N-rader og M-kolonner, kan det være N-radelektroder og M-kolonneelektroder. Radene og kolonnene tilsvarer henholdsvis de to elektrodene til den lysemitterende pikselet. Nemlig katoden og anoden. I den faktiske kretsdriveprosessen, for å lyse opp piksler rad for rad eller for å lyse opp pikslene kolonne for kolonne, blir rad-for-rad-skannemetoden vanligvis vedtatt, og kolonneelektrodene er dataelektrodene i radskanningen. Implementeringsmetoden er: syklisk påføring av pulser til hver rad med elektroder, og samtidig gir alle kolonneelektroder drivstrømimpulser av pikslene i raden, for å realisere visningen av alle piksler på en rad. Hvis raden ikke lenger er i samme rad eller i samme kolonne, påføres motsatt spenning på pikslene for å forhindre "krysseffekt". Denne skanningen utføres rad for rad, og tiden det tar å skanne alle radene kalles rammeperioden.
Valgtiden for hver rad i en ramme er lik. Forutsatt at antall skannelinjer i en ramme er N og tiden for skanning av en ramme er 1, er valgtiden okkupert av en linje 1 / N av tiden for en ramme. Denne verdien kalles arbeidssykluskoeffisienten. Under den samme strømmen vil en økning i antall skannelinjer redusere driftssyklusen, noe som vil føre til en effektiv reduksjon i strøminjeksjonen på den organiske elektroluminescenspikselet i en ramme, noe som vil redusere skjermkvaliteten. Derfor, med økningen av skjermpiksler, for å sikre skjermkvaliteten, er det nødvendig å øke drivstrømmen på riktig måte eller vedta en dual-screen elektrodemekanisme for å øke driftssykluskoeffisienten.
I tillegg til krysseffekten på grunn av den vanlige dannelsen av elektroder, gjør mekanismen til positive og negative ladningsbærere rekombinert for å danne lysutslipp i organiske elektroluminescerende skjermbilder, noe som gjør to lysemitterende piksler, så lenge noen form for funksjonell film komponerer deres struktur er direkte koblet sammen Ja, det kan være krysstale mellom de to lysemitterende pikslene, det vil si at en piksel avgir lys, og den andre piksel kan også avgi svakt lys. Dette fenomenet skyldes hovedsakelig den dårlige tykkelsesuniformiteten til den organiske funksjonelle filmen og den dårlige sideisolasjonen av filmen. Fra kjøringsperspektivet, for å lindre denne ugunstige krysstalen, er å bruke omvendt avskjæringsmetode også en effektiv metode i en linje.
Skjerm med gråskala-kontroll: Den grå skalaen på skjermen refererer til lysstyrkenivået for svarte og hvite bilder fra svart til hvitt. Jo flere grå nivåer, jo rikere er bildet fra svart til hvitt, og jo klarere detaljer. Gråtoner er en veldig viktig indikator for bildevisning og fargelegging. Generelt er skjermene som brukes til gråtonevisning for det meste punktmatriseskjermer, og kjøringen deres er for det meste dynamisk kjøring. Flere metoder for å oppnå kontroll av gråtoner er: kontrollmetode, romlig gråskala-modulering og tidsgråskala-modulering.
2) Aktiv stasjon (AM OLED)
Hver piksel av den aktive stasjonen er utstyrt med en lav temperatur poly-si tynnfilmstransistor (LTP-Si TFT) med en svitsjefunksjon, og hver piksel er utstyrt med en ladelagringskondensator, og den perifere drivkretsen og skjermoppsettet er integrert i hele systemet På samme glassubstrat. TFT-strukturen er den samme som LCD og kan ikke brukes til OLED. Dette er fordi LCD bruker spenningsstasjon, mens OLED er avhengig av gjeldende stasjon, og lysstyrken er proporsjonal med mengden strøm. I tillegg til den adressevalgende TFT som utfører PÅ / AV-omkobling, krever det også en relativt lav motstand som tillater tilstrekkelig strøm å passere. TFT med lav og liten kjøring.
Aktiv kjøring er en statisk kjøremetode med minneeffekt og kan kjøres med 100% belastning. Denne kjøringen er ikke begrenset av antall skanneelektroder, og hver piksel kan justeres uavhengig av hverandre.
Den aktive stasjonen har ikke noe syklusproblem, og stasjonen er ikke begrenset av antall skanneelektroder, og det er lett å oppnå høy lysstyrke og høy oppløsning.
Aktiv kjøring kan justere og kjøre lysstyrken til de røde og blå pikslene uavhengig, noe som er mer gunstig for realiseringen av OLED-fargelegging.
Drivkretsen til den aktive matrisen er skjult på skjermen, noe som gjør det lettere å oppnå integrering og miniatyrisering. I tillegg, fordi forbindelsesproblemet mellom den perifere stasjonskretsen og skjermen er løst, forbedrer dette kapasiteten og påliteligheten til en viss grad.
3) Sammenligning mellom aktiv og passiv
passiv aktiv
Øyeblikkelig lysutslipp med høy tetthet (dynamisk stasjon / selektiv) Kontinuerlig lysutslipp (steady-state-stasjon)
Ekstra IC-brikke utenfor TFT-stasjonskretsdesign / innebygd tynnfilmstasjon IC
Linj trinnvis skanning Linj trinnvis sletting av data
Enkel graderingskontroll. Organiske EL-bildepiksler dannes på TFT-substratet.
Lavpris / høyspenningsdrev Lavspenningsdrev / lavt strømforbruk / høye kostnader
Enkle designendringer, kort leveringstid (enkel produksjon), lang levetid for lysemitterende komponenter (kompleks produksjonsprosess)
Enkel matrisestasjon + OLED LTPS TFT + OLED
2. Fordelene og ulempene med OLED
1) Fordeler med OLED
(1) Tykkelsen kan være mindre enn 1 mm, som bare er 1/3 av LCD-skjermen, og vekten er lettere;
(2) Den faste kroppen har ikke flytende materiale, så den har bedre støtmotstand og er ikke redd for å falle;
(3) Det er nesten ikke noe problem med synsvinkelen, selv når den sees i en stor synsvinkel, er bildet fortsatt ikke forvrengt;
(4) Svartiden er en tusendedel av LCD-skjermen, og det vil absolutt ikke være noe utstrykningsfenomen når du viser film;
(5) Gode lavtemperaturegenskaper, den kan fremdeles vises normalt ved minus 40 grader, men LCD kan ikke gjøre det;
(6) Produksjonsprosessen er enkel og kostnaden er lavere;
(7) Lyseffektiviteten er høyere, og energiforbruket er lavere enn LCD-skjermen;
(8) Den kan produseres på underlag av forskjellige materialer og kan gjøres til fleksible skjermer som kan bøyes.
2.) Ulemper med OLED
(1) Levetiden er vanligvis bare 5000 timer, noe som er lavere enn LCD-levetiden på minst 10,000 XNUMX timer;
(2) Masseproduksjon av store skjermer kan ikke oppnås, så den er for tiden bare egnet for bærbare digitale produkter;
(3) Det er et problem med utilstrekkelig fargene, og det er ikke lett å vise lyse og fyldige farger.
3. OLED-relaterte nøkkelprosesser
Indium tinnoksid (ITO) substrat forbehandling
(1) ITO flathet på overflaten
ITO har blitt brukt mye i produksjonen av kommersielle displaypaneler. Det har fordelene med høy transmittans, lav resistivitet og høy arbeidsfunksjon. Generelt sett er ITO produsert ved RF-sputtering-metoden utsatt for dårlige prosesskontrollfaktorer, noe som resulterer i ujevn overflate, som igjen gir skarpe materialer eller fremspring på overflaten. I tillegg vil prosessen med kalsinering og omkrystallisering ved høy temperatur også produsere et utstikkende lag med en overflate på ca. 10 ~ 30 nm. Banene dannet mellom de fine partiklene i disse ujevne lagene vil gi muligheter for hull å skyte direkte til katoden, og disse intrikate banene vil øke lekkasjestrømmen. Generelt er det tre metoder for å løse effekten av dette overflatelaget: Den ene er å øke tykkelsen på hullinjeksjonslaget og hulltransportlaget for å redusere lekkasjestrøm. Denne metoden brukes mest for PLEDs og OLEDs med et tykt hulllag (~ 200nm). Det andre er å bearbeide ITO-glasset for å gjøre overflaten glatt. Den tredje er å bruke andre beleggmetoder for å gjøre overflaten jevnere (som vist i figur 3).
(2) Økning av ITO-arbeidsfunksjonen
Når hull injiseres i HIL fra ITO, vil for stor potensiell energiforskjell produsere Schottky-barriere, noe som gjør det vanskelig for hull å injiseres. Derfor blir hvordan fokus på den potensielle energiforskjellen i ITO / HIL-grensesnittet blir fokus for ITO-forbehandling. Generelt bruker vi O2-Plasma-metoden for å øke metningen av oksygenatomer i ITO for å oppnå formålet med å øke arbeidsfunksjonen. Arbeidsfunksjonen til ITO etter O2-plasma-behandling kan økes fra den opprinnelige 4.8eV til 5.2eV, som er veldig nær arbeidsfunksjonen til HIL.
① Legg til hjelpelektrode
Siden OLED er en strømdrivenhet, når den eksterne kretsen er for lang eller for tynn, vil det bli forårsaket et alvorlig spenningsfall i den eksterne kretsen, noe som vil føre til at spenningsfallet på OLED-enheten faller, noe som resulterer i en reduksjon i lysstyrken på panelet. Fordi ITO-motstanden er for stor (10 ohm / kvadrat), er det lett å forårsake unødvendig eksternt strømforbruk. Å legge til en ekstra elektrode for å redusere spenningsgradienten blir en rask måte å øke lyseffektiviteten og redusere drivspenningen. Krom (Cr: Krom) metall er det mest brukte materialet for hjelpelektroder. Det har fordelene med god stabilitet overfor miljøfaktorer og større selektivitet for etsingsløsninger. Motstandsverdien er imidlertid 2 ohm / kvadrat når filmen er 100 nm, noe som fremdeles er for stor i noen applikasjoner. Derfor har aluminium (Al: Aluminium) metall (0.2 ohm / kvadrat) en lavere motstandsverdi med samme tykkelse. ) Blir et annet bedre valg for hjelpeelektroder. Imidlertid gjør den høye aktiviteten til aluminiummetall det også til et pålitelighetsproblem; Derfor er flerlags hjelpemetaller blitt foreslått, slik som: Cr / Al / Cr eller Mo / Al / Mo. Imidlertid øker slike prosesser kompleksitet og kostnader, så valget av hjelpelektrodemateriale har blitt et av nøkkelpunktene i OLED-prosessen.
② Katodeprosess
I et OLED-panel med høy oppløsning er den fine katoden skilt fra katoden. Den generelle metoden som brukes er soppstrukturtilnærmingen, som ligner den negative fotoresistutviklingsteknologien til utskriftsteknologi. I den negative fotoresistutviklingsprosessen vil mange prosessvariasjoner påvirke katodens kvalitet og utbytte. For eksempel volummotstand, dielektrisk konstant, høy oppløsning, høy Tg, CD-tap (low critical dimension) og riktig vedheftgrensesnitt med ITO eller andre organiske lag.
③ Pakke
(1) Vannabsorberende materiale
Generelt blir livssyklusen til en OLED lett påvirket av vanndamp og oksygen og reduseres. Det er to hovedkilder til fuktighet: den ene er inntrengningen i enheten gjennom det ytre miljøet, og den andre er fuktigheten som absorberes av hvert lag av materiale i OLED-prosessen. For å redusere inngangen til vanndamp i komponenten eller eliminere vanndampen som absorberes av prosessen, er det mest brukte stoffet tørkemiddel. Tørremiddel kan bruke kjemisk adsorpsjon eller fysisk adsorpsjon for å fange opp fritt bevegelige vannmolekyler for å oppnå formålet med å fjerne vanndamp i komponenten.
(2) Prosess- og utstyrsutvikling
Emballasjeprosessen er vist i figur 4. For å plassere tørkemiddelet på dekkplaten og jevnt binde dekkplaten til underlaget, må det utføres i et vakuummiljø eller hulrommet er fylt med en inert gass, slik som nitrogen. Det er verdt å merke seg at hvordan man kan gjøre prosessen med å koble til dekselplaten og underlaget mer effektivt, redusere kostnadene ved emballasjeprosessen og redusere emballasjetiden for å oppnå den beste masseproduksjonshastigheten, har blitt de tre hovedmålene for utvikling av emballasjeprosess og utstyrsteknologi.
Vår andre produkt:
