OLED (Diodo orgánico emisor de luz) é unha nova xeración de tecnoloxía de pantalla plana que segue o TFT-LCD (pantalla de cristal líquido de transistor de película fina). Ten as vantaxes dunha estrutura sinxela, sen necesidade de retroiluminación para auto-luminiscencia, alto contraste, espesor fino, gran ángulo de visión, velocidade de resposta rápida, pódese usar para paneis flexibles e un amplo rango de temperatura de funcionamento. En 1987, o doutor CW Tang e outros da Kodak Corporation dos Estados Unidos estableceron compoñentes OLED e materiais básicos [1]. En 1996, Pioneer of Japan converteuse na primeira empresa en producir en masa esta tecnoloxía e fixo coincidir o panel OLED coa pantalla de audio do coche que produciu. Nos últimos anos, debido ás súas perspectivas prometedoras, xurdiron equipos de I + D en Xapón, Estados Unidos, Europa, Taiwán e Corea do Sur, o que levou á madurez dos materiais orgánicos que emiten luz, ao desenvolvemento vigoroso dos fabricantes de equipos e ao desenvolvemento continuo. evolución da tecnoloxía de procesos.
Non obstante, a tecnoloxía OLED está relacionada coa industria actual de semicondutores maduros, LCD, CD-R ou incluso LED en termos de principios e procesos, pero ten o seu coñecemento único; polo tanto, aínda hai moitos pescozos na produción en masa de CHEIRADE. . Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. comezou a desenvolver tecnoloxías relacionadas co OLED en 1997 e produciu con éxito paneis OLED en 2000. Converteuse na segunda empresa de paneis OLED producida en serie no mundo despois de Tohoku Pioneer en Xapón; e no 2002, seguiu producindo paneis OLED. Os paneis monocor e cor de área para os envíos de exportación móstranse na figura 1 e aumentaron o rendemento e a produción, o que o converte no maior provedor de paneis OLED do mundo en termos de produción.
No proceso OLED, o espesor da capa de película orgánica afectará moito ás características do dispositivo. En xeral, o erro de espesor da película debe ser inferior a 5 nanómetros, o que é unha auténtica nanotecnoloxía. Por exemplo, o tamaño do substrato de terceira xeración das pantallas de pantalla plana TFT-LCD xeralmente defínese como 550 mm x 650 mm. Nun substrato deste tamaño é difícil controlar un espesor de película tan preciso. O proceso de substrato de área e a aplicación de paneis de gran superficie. Na actualidade, as aplicacións OLED son principalmente pequenos paneis monocromáticos e de área, como pantallas principais de teléfonos móbiles, pantallas secundarias de teléfonos móbiles, pantallas de consolas de xogos, pantallas de audio para automóbiles e pantalla persoal de Asistente dixital (PDA). Dado que o proceso de produción en masa de OLED a cor aínda non madurou, espérase que os produtos OLED a cor de pequeno tamaño sexan lanzados sucesivamente despois da segunda metade de 2002. Dado que OLED é unha pantalla auto-luminosa, o seu rendemento visual é moi excelente en comparación coas pantallas LCD a todo cor do mesmo nivel. Ten a oportunidade de cortar directamente en produtos de alta gama de pequeno tamaño a toda cor, como cámaras dixitais e reprodutores VCD (ou DVD) de tamaño palma. En canto aos paneis grandes (13 polgadas ou máis), aínda que hai un equipo de investigación e desenvolvemento que mostra mostras, a tecnoloxía de produción en masa aínda está por desenvolver.
Os OLED divídense xeralmente en moléculas pequenas (normalmente chamadas OLED) e macromoléculas (normalmente chamadas PLED) debido a diferentes materiais emisores de luz. As licenzas tecnolóxicas son Eastman Kodak (Kodak) nos Estados Unidos e CDT (Cambridge Display Technology) no Reino Unido. Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. é unha das poucas empresas que desenvolve simultaneamente OLED e PLED. Neste artigo, introduciremos principalmente OLED de pequenas moléculas. En primeiro lugar, introduciremos o principio de OLED, despois introduciremos procesos clave relacionados e, finalmente, presentaremos a dirección de desenvolvemento actual da tecnoloxía OLED.
1. Principio de OLED
Os compoñentes OLED están compostos por materiais orgánicos de tipo n, materiais orgánicos de tipo p, metal cátodo e metal ánodo. Os electróns (buratos) inxéctanse desde o cátodo (ánodo), condúcense á capa emisora de luz (xeralmente material de tipo n) a través do material orgánico de tipo n (tipo p) e emiten luz mediante recombinación. Polo xeral, o ITO é pulverizado sobre un substrato de vidro feito dun dispositivo OLED como ánodo, e despois deposítanse secuencialmente por evaporación térmica ao baleiro un material orgánico tipo p e n e un cátodo metálico de baixa función. Debido a que os materiais orgánicos interactúan facilmente co vapor de auga ou co osíxeno, xéranse manchas escuras e os compoñentes non brillan. Polo tanto, despois de completar o revestimento ao baleiro deste dispositivo, o proceso de envasado debe realizarse nun ambiente sen humidade e osíxeno.
Entre o metal cátodo e o ánodo ITO, a estrutura do dispositivo amplamente utilizada pódese dividir xeralmente en 5 capas. Como se mostra na figura 2, desde o lado próximo ao ITO, son: capa de inxección de buratos, capa de transporte de buratos, capa emisora de luz, capa de transporte de electróns e capa de inxección de electróns. En canto á historia de evolución dos dispositivos OLED, o dispositivo OLED publicado por primeira vez por Kodak en 1987 está composto por dúas capas de materiais orgánicos, unha capa de transporte de buratos e unha capa de transporte de electróns. A capa de transporte de buratos é un material orgánico de tipo p, que se caracteriza por unha maior mobilidade de buratos e a súa molécula orbital máis ocupada (HOMO) está máis preto do ITO, o que permite a transferencia de buratos desde a barreira enerxética do ITO inxectada na capa orgánica redúcese.
En canto á capa de transporte de electróns, é un material orgánico de tipo n, que se caracteriza por unha alta mobilidade de electróns. Cando os electróns viaxan desde a capa de transporte de electróns ata a interface do burato e a capa de transporte de electróns, o orbital molecular máis baixo non ocupado da capa de transporte de electróns. . É difícil para os electróns cruzar esta barreira enerxética para entrar na capa de transporte de buratos e están bloqueados por esta interface. Neste momento, os buratos transfírense desde a capa de transporte de buratos ata as proximidades da interface e recombínanse con electróns para xerar excitóns (Exciton), e Exciton libera enerxía en forma de emisión de luz e non de luz. En termos dun sistema xeral de materiais de fluorescencia, só o 25% dos pares electrón-burato recombínanse en forma de emisión de luz en función do cálculo da selectividade (regra de selección), e o 75% restante da enerxía é o resultado de liberación de calor. Forma disipada. Nos últimos anos, os materiais de fosforescencia (fosforescencia) estanse a desenvolver activamente para converterse nunha nova xeración de materiais OLED [2], tales materiais poden romper o límite de selectividade para aumentar a eficiencia cuántica interna ata case o 100%.
No dispositivo de dúas capas, o material orgánico de tipo n (a capa de transporte de electróns) tamén se usa como capa emisora de luz e a lonxitude de onda emisora de luz está determinada pola diferenza de enerxía entre HOMO e LUMO. Non obstante, unha boa capa de transporte de electróns, é dicir, un material con alta mobilidade de electróns, non é necesariamente un material con boa eficiencia de emisión de luz. Polo tanto, a práctica xeral actual é dopar pigmentos orgánicos de alta fluorescencia (dopados) para o transporte de electróns. A parte da capa próxima á capa de transporte de buratos, tamén coñecida como capa emisora de luz [3], ten unha relación de volume de aproximadamente 1% a 3%. O desenvolvemento da tecnoloxía de dopaxe é unha tecnoloxía clave empregada para mellorar a taxa de absorción cuántica de fluorescencia das materias primas. Xeralmente, o material seleccionado é un colorante con alta taxa de absorción cuántica de fluorescencia (colorante). Dado que o desenvolvemento de colorantes orgánicos orixinouse a partir de láseres de colorantes entre os anos 1970 e 1980, o sistema material está completo e a lonxitude de onda de emisión pode cubrir toda a rexión de luz visible. A banda de enerxía do colorante orgánico dopado no dispositivo OLED é pobre, xeralmente menor que a banda de enerxía do anfitrión (anfitrión), co fin de facilitar a transferencia de enerxía do excitón do anfitrión ao dopante (dopante). Non obstante, debido a que o dopante ten unha pequena banda de enerxía e actúa como trampa en termos eléctricos, se a capa de dopante é demasiado grosa, a tensión de condución aumentará; pero se é moi delgada, a enerxía transferirase do hóspede ao dopante. A relación empeorará, polo que se debe optimizar o grosor desta capa.
O material metálico do cátodo utiliza tradicionalmente un material metálico (ou aliaxe) con baixa función de traballo, como a aliaxe de magnesio, para facilitar a inxección de electróns do cátodo á capa de transporte de electróns. Ademais, unha práctica común é introducir unha capa de inxección de electróns. Está composto por un haluro ou óxido de metal moi fino e con pouca función de traballo, como LiF ou Li2O, que pode reducir moito a barreira de enerxía entre o cátodo e a capa de transporte de electróns [4] e reducir a tensión de condución.
Dado que o valor HOMO do material da capa de transporte de buratos aínda é diferente do de ITO, ademais, despois dun longo tempo de funcionamento, o ánodo ITO pode liberar osíxeno e danar a capa orgánica para producir manchas escuras. Polo tanto, insírese unha capa de inxección de buratos entre a ITO e a capa de transporte de buratos e o seu valor HOMO está só entre a ITO e a capa de transporte de buratos, o que é propicio para a inxección de buratos no dispositivo OLED e as características da película poden bloquear a ITO. O osíxeno entra no elemento OLED para prolongar a vida útil do elemento.
2. Método da unidade OLED
O método de condución de OLED divídese en condución activa (condución activa) e condución pasiva (condución pasiva).
1) Unidade pasiva (PM OLED)
Divídese en circuíto de accionamento estático e circuíto de accionamento dinámico.
⑴ Método de condución estática: nun dispositivo de visualización orgánica con emisión de luz de condución estática, xeralmente os cátodos de cada píxel de electroluminiscencia orgánica están conectados e debuxados xuntos, e os ánodos de cada píxel debúxanse por separado. Este é o método común de conexión co cátodo. Se desexa que un píxel emita luz, sempre que a diferenza entre a tensión da fonte de corrente constante e a tensión do cátodo sexa maior que o valor luminoso do píxel, o píxel emitirá luz baixo a unidade da fonte de corrente constante. Se un píxel non emite luz, conecte o seu ánodo a En tensión negativa, pode bloquearse inversamente. Non obstante, poden producirse efectos cruzados cando a imaxe cambia moito. Para evitalo, debemos adoptar a forma de comunicación. O circuíto de condución estático úsase xeralmente para dirixir a visualización do segmento.
⑵ Modo de condución dinámica: nos dispositivos de visualización con emisión de luz orgánica impulsados dinámicamente, a xente converte os dous electrodos do píxel nunha estrutura matricial, é dicir, compártense os electrodos da mesma natureza do grupo horizontal de píxeles de visualización e a vertical grupo de píxeles de visualización son os mesmos. O outro electrodo da natureza é compartido. Se o píxel pódese dividir en N filas e M columnas, pode haber N electrodos de fila e M electrodos de columna. As filas e columnas corresponden respectivamente aos dous electrodos do píxel emisor de luz. Nomeadamente o cátodo e o ánodo. No proceso real de condución do circuíto, para iluminar os píxeles fila por fila ou para iluminar os píxeles columna por columna, adóitase adoptar o método de dixitalización fila por fila e os electrodos de columna son os electrodos de datos na exploración de fila. O método de implementación é: aplicar impulsos de forma cíclica a cada fila de electrodos e, ao mesmo tempo, todos os electrodos de columna dan impulsos actuais de condución dos píxeles da fila, para así mostrar a visualización de todos os píxeles dunha fila. Se a fila xa non está na mesma fila ou na mesma columna, aplicarase a tensión inversa aos píxeles para evitar o "efecto cruzado". Este escaneo realízase fila por fila e o tempo necesario para escanear todas as filas chámase período de cadro.
O tempo de selección de cada fila nun marco é igual. Supoñendo que o número de liñas de dixitalización dun cadro é N e o tempo para dixitalizar un cadro é 1, entón o tempo de selección ocupado por unha liña é 1 / N do tempo dun cadro. Este valor chámase coeficiente do ciclo de traballo. Baixo a mesma corrente, un aumento do número de liñas de dixitalización reducirá o ciclo de traballo, o que provocará unha diminución efectiva da inxección de corrente no píxel de electroluminiscencia orgánica nun cadro, o que reducirá a calidade da pantalla. Polo tanto, co aumento dos píxeles de visualización, para garantir a calidade da pantalla, é necesario aumentar adecuadamente a intensidade da unidade ou adoptar un mecanismo de electrodo de dobre pantalla para aumentar o coeficiente do ciclo de traballo.
Ademais do efecto cruzado debido á formación común de electrodos, o mecanismo dos portadores de carga positiva e negativa recombinados para formar emisión de luz nas pantallas de visualización electroluminiscentes orgánicas fai que haxa dous píxeles emisores de luz, sempre que calquera tipo de película funcional compoña o seu a estrutura está conectada directamente entre si. Pode haber diafonía entre os dous píxeles emisores de luz, é dicir, un píxel emite luz e o outro píxel tamén pode emitir luz débil. Este fenómeno é causado principalmente pola escasa uniformidade do espesor da película funcional orgánica e o escaso illamento lateral da película. Desde a perspectiva da condución, para aliviar este diafragma desfavorable, adoptar o método de corte inverso tamén é un método eficaz nunha liña.
Pantalla con control de escala de grises: a escala de grises do monitor refírese ao nivel de brillo das imaxes en branco e negro do branco ao branco. Canto máis niveis de gris, máis rica será a imaxe do negro ao branco e máis claros serán os detalles. A escala de grises é un indicador moi importante para a visualización e coloración de imaxes. Xeralmente, as pantallas usadas para a visualización en escala de grises son principalmente pantallas de matriz de puntos e a súa condución é principalmente dinámica. Varios métodos para lograr o control de escala de grises son: método de control, modulación espacial de escala de grises e modulación en escala de grises do tempo.
2) Unidade activa (AM OLED)
Cada píxel da unidade activa está equipado cun transistor de película fina de poli-si de baixa temperatura (LTP-Si TFT) cunha función de conmutación e cada píxel está equipado cun condensador de almacenamento de carga e o circuíto de condución periférico e a matriz de pantalla están integrados en todo o sistema Sobre o mesmo substrato de vidro. A estrutura TFT é a mesma que a LCD e non se pode usar para OLED. Isto ocorre porque o LCD usa unidade de tensión, mentres que OLED depende da unidade de corrente e o seu brillo é proporcional á cantidade de corrente. Polo tanto, ademais do TFT de selección de enderezos que realiza a conmutación ON / OFF, tamén require unha resistencia de encendido relativamente baixa que permita pasar a corrente suficiente. TFT de condución baixa e pequena.
A condución activa é un método de condución estática cun efecto de memoria e pódese conducir ao 100% de carga. Esta condución non está limitada polo número de electrodos de dixitalización e cada píxel pódese axustar selectivamente de forma independente.
A unidade activa non ten ningún problema no ciclo de traballo e a unidade non está limitada polo número de electrodos de dixitalización e é fácil acadar un alto brillo e alta resolución.
A condución activa pode axustar e dirixir de forma independente o brillo dos píxeles vermellos e azuis, o que é máis propicio para a realización de coloración OLED.
O circuíto de condución da matriz activa está oculto na pantalla, o que facilita a integración e a miniaturización. Ademais, debido a que o problema de conexión entre o circuíto de unidade periférica e a pantalla está resolto, isto mellora o rendemento e a fiabilidade ata certo punto.
3) Comparación entre activo e pasivo
activo pasivo
Emisión de luz instantánea de alta densidade (accionamento dinámico / selectivo) Emisión de luz continua (accionamento en estado estacionario)
Chip IC adicional fóra do deseño do circuíto de unidade TFT do panel / IC integrado de unidade de película fina
Escaneo de liñas por pasos Liña de borrar datos por pasos
Fácil control de gradación. Os píxeles de imaxe EL orgánicos fórmanse no substrato TFT.
Unidade de baixo custo / alta tensión Unidade de baixa tensión / baixo consumo de enerxía / alto custo
Cambios de deseño sinxelos, curto prazo de entrega (fabricación sinxela), longa vida de compoñentes emisores de luz (proceso de fabricación complexo)
Unidade de matriz simple + OLED LTPS TFT + OLED
2. As vantaxes e desvantaxes de OLED
1) Vantaxes de OLED
(1) O espesor pode ser inferior a 1 mm, que é só 1/3 da pantalla LCD e o peso é máis lixeiro;
(2) O corpo sólido non ten material líquido, polo que ten unha mellor resistencia ao choque e non ten medo de caer;
(3) Non hai case ningún problema co ángulo de visión, aínda que se visualice cun gran ángulo de visión, a imaxe aínda non está distorsionada;
(4) O tempo de resposta é a milésima parte do LCD, e non haberá absolutamente ningún fenómeno de manchas cando se mostren imaxes en movemento;
(5) Boas características de baixa temperatura, aínda pode amosarse normalmente a menos 40 graos, pero o LCD non pode facelo;
(6) O proceso de fabricación é sinxelo e o custo é menor;
(7) A eficiencia luminosa é maior e o consumo de enerxía é inferior ao do LCD;
(8) Pódese fabricar sobre substratos de diferentes materiais e pode converterse en pantallas flexibles que se poden dobrar.
2.) Desvantaxes do OLED
(1) A duración da vida normalmente é de só 5000 horas, o que é inferior á duración da pantalla LCD de polo menos 10,000 horas;
(2) Non se pode lograr a produción masiva de pantallas de gran tamaño, polo que actualmente só é adecuada para produtos dixitais portátiles;
(3) Hai un problema de pureza da cor insuficiente e non é fácil amosar cores brillantes e ricas.
3. Procesos clave relacionados con OLED
Pretratamento do substrato de óxido de estaño de indio (ITO)
(1) Planitude superficial ITO
ITO foi moi utilizado na fabricación de paneis comerciais. Ten as vantaxes de alta transmitancia, baixa resistividade e alta función de traballo. En xeral, o ITO fabricado polo método de pulverización por RF é susceptible a factores de control de proceso deficientes, o que resulta nunha superficie irregular, que á súa vez produce materiais afiados ou saíntes na superficie. Ademais, o proceso de calcinación e recristalización a alta temperatura tamén producirá unha capa saínte cunha superficie duns 10 ~ 30 nm. Os camiños formados entre as partículas finas destas capas irregulares proporcionarán oportunidades aos buratos para disparar directamente ao cátodo, e estes intrincados camiños aumentarán a corrente de fuga. Xeralmente, hai tres métodos para resolver o efecto desta capa superficial: un é aumentar o espesor da capa de inxección de buratos e a capa de transporte de buratos para reducir a corrente de fuga. Este método úsase principalmente para PLED e OLED cunha capa de burato groso (~ 200nm). O segundo é reprocesar o vidro ITO para que a superficie sexa lisa. O terceiro é usar outros métodos de revestimento para facer a superficie máis lisa (como se mostra na figura 3).
(2) Aumento da función de traballo ITO
Cando se inxectan buratos en HIL desde ITO, unha diferenza de enerxía potencial demasiado grande producirá unha barreira de Schottky, o que dificulta a inxección de buratos. Polo tanto, como reducir a diferenza de enerxía potencial da interface ITO / HIL convértese no foco do pretratamento de ITO. Xeralmente, usamos o método de plasma O2 para aumentar a saturación de átomos de osíxeno en ITO para conseguir o propósito de aumentar a función de traballo. A función de traballo de ITO despois do tratamento con plasma de O2 pódese aumentar do 4.8eV orixinal a 5.2eV, que está moi preto da función de traballo de HIL.
① Engade electrodo auxiliar
Dado que o OLED é un dispositivo de unidade de corrente, cando o circuíto externo é demasiado longo ou demasiado delgado, producirase unha grave caída de tensión no circuíto externo, o que fará caer a caída de tensión no dispositivo OLED, o que provocará unha diminución do a intensidade luminosa do panel. Debido a que a resistencia ITO é demasiado grande (10 ohmios / cadrado), é fácil provocar un consumo de enerxía externo innecesario. Engadir un electrodo auxiliar para reducir o gradiente de tensión convértese nun xeito rápido de aumentar a eficiencia luminosa e reducir a tensión de condución. O metal de cromo (Cr: cromo) é o material máis usado para electrodos auxiliares. Ten as vantaxes dunha boa estabilidade aos factores ambientais e unha maior selectividade para as solucións de gravado. Non obstante, o seu valor de resistencia é de 2 ohmios / cadrado cando a película é de 100 nm, que aínda é demasiado grande nalgunhas aplicacións. Polo tanto, o metal de aluminio (Al: aluminio) (0.2 ohm / cadrado) ten un valor de resistencia inferior ao mesmo grosor. ) Convértese noutra mellor opción para electrodos auxiliares. Non obstante, a alta actividade do aluminio metal tamén o converte nun problema de fiabilidade; polo tanto, propuxéronse metais auxiliares de varias capas, como: Cr / Al / Cr ou Mo / Al / Mo. Non obstante, estes procesos aumentan a complexidade e o custo, polo que a elección do material de electrodo auxiliar converteuse nun dos puntos clave en o proceso OLED.
② Proceso de cátodo
Nun panel OLED de alta resolución, o cátodo fino sepárase do cátodo. O método xeral empregado é o enfoque da estrutura de cogomelos, que é similar á tecnoloxía de desenvolvemento de fotoresistencia negativa da tecnoloxía de impresión. No proceso de desenvolvemento de fotoresistencia negativa, moitas variacións do proceso afectarán á calidade e rendemento do cátodo. Por exemplo, resistencia de volume, constante dieléctrica, alta resolución, alta Tg, baixa perda de dimensión crítica (CD) e interface de adhesión adecuada con ITO ou outras capas orgánicas.
③ Paquete
(1) Material absorbente de auga
Xeralmente, o ciclo de vida dun OLED é facilmente afectado polo vapor de auga e osíxeno circundantes e redúcese. Hai dúas fontes principais de humidade: unha é a penetración no dispositivo a través do ambiente externo e a outra é a humidade absorbida por cada capa de material no proceso OLED. Para reducir a entrada de vapor de auga no compoñente ou eliminar o vapor de auga absorbido polo proceso, a substancia máis utilizada é o desecante. O desecante pode usar adsorción química ou adsorción física para capturar moléculas de auga en movemento libre para conseguir o propósito de eliminar o vapor de auga no compoñente.
(2) Desenvolvemento de procesos e equipos
O proceso de envasado móstrase na figura 4. Para colocar o desecante na placa de tapa e unir suavemente a placa de tapa co substrato, cómpre levalo a cabo nun ambiente de baleiro ou a cavidade está chea dun gas inerte, como como nitróxeno. Cómpre salientar que o xeito de facer o proceso de conexión da placa de cuberta e do substrato máis eficiente, reducir o custo do proceso de envasado e reducir o tempo de envasado para acadar a mellor taxa de produción en masa, converteuse nos tres obxectivos principais do desenvolvemento de procesos de envasado e tecnoloxía de equipos.
Noso outro produto:
