1、有機電致發光器件發展及展望綜述中文摘要有機電致發光器件(organic light-emitting device, oled)目前己成為平板 信息顯示領域的一個研究熱點。oled具有平板化、自發光、色彩豐富、響 應快、視野寬及易于實現超薄輕便等優點，被認為是未來最有可能替代液晶 顯示器和等離子顯示器的一種新技術，同時可以用做照明和背光源。但是，其 制作成本高、良品率低等不足有待解決。oled顯示技術與傳統的lcd顯 示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電 流通過時，這些有機材料就會發光。而且oled顯示屏幕可以做得更輕更 薄，可視角度更大，并且能夠顯著節右電能。為

2、了形像說明oled構造，可以將每個oled單元比做一塊漢堡包， 發光材料就是夾在中間的蔬菜。每個oled的顯示單元都能受控制地產生 三種不同顏色的光。oled與lcd 一樣，也有主動式和被動式之分。被動 方式下由行列地址選中的單元被點亮。主動方式下，oled單元后有一個薄 膜晶體管(tft),發光單元在tft驅動下點亮。主動式的oled比較右 電，但被動式的oled顯示性能更佳。關鍵詞有機電致發光器件器件性能結構優化空穴阻擋organic light-emitting devices performanceoverviewtianjia(class0413 grade2006 in colle

3、ge of information&technology,jilinnormal university, jilin siping 136000)directive teacher: jiang wen long(professor)abstractelectroluminescent devices (organic light-emitting device, oled) flat panel information display has become a hot topic in the field. oled technology has a flat, self-lumin

4、ous, rich colors, fast response, wide horizons and easy to implement the advantages of ultra-thin light, is considered the next best possible alternative to liquid crystal displays and plasma displays, a new technology while can be used as lighting and backlight. however, its high production cost, l

5、ow rate of less than good product to be resolveck oled display technology with the traditional lcd display in different ways, no backlight, with a very thin coating of organic materials and glass substrate, when a current is passed, these organic materials will be light. oled display screen can be c

6、lone but lighter and thinner, larger viewing angle, and can significantly save power.to image shows oled structure, each oled element can be likened to a hamburger, light-emitting material is sandwiched in between the vegetables. each oled display unit can be controlled to produce three different co

7、lors of light. oled and lcd as well as active and passive distinction. passive mode selected from the ranks of the unit address to be lit. active mode, oled module has a thin film transistor (tft), light-emitting unit in the tft- driven light. more active in oled power, but the passive oled display

8、performance better.keywords oled device performance structural optimization hole blocking目錄第1章緒論11.1有機電致發光的發展背景11.2國內外動態和進展31.3課題研究的意義4第2章有機電致發光器件的相關理論52.1有機電致發光器件發光機理52.2小分子有機電致發光材料6第3章有機電致發光器件的制備與測試83.1實驗材料和儀器83.2主耍材料和試劑83.3膜層制備9第4章oled的基本要素104.1 oled的關鍵工藝104.2 oled的彩色化技術h4.3 oled的優缺點134.4 oled 的應

9、用144.5技術分類15第5章oled的驅動方式175.1無源驅動175.2有源驅動185.3主動式與被動式比較19第6章結論和展望206.1斷侖206.2展望21組侖22參考文獻24附錄25翻寸26第1章緒論1.1有機電致發光的發展背景顯示器集電子、通信和信息處理技術于一體，被視為電子工業在本世紀繼 電子和計算機之后的又一個重大發展機會。顯示技術及顯示器在信息技術的發 展過程中占據了十分重耍的地位。電視、電腦、移動電話、bp機以及各類儀器 儀表上的顯示器為人們的日常生活和工作提供著大量的信息。沒有顯示器，就 不會有當今迅猛發展的信息技術。近年來世界各國競相投入巨資研制和幵發各 種新型顯示技術

10、，其中平板顯示技術成為競爭的焦點。與傳統的陰極射線管 (crt)相比，平板顯示器具有重量小、功耗低以及攜帶方便等優點。在目前的多種平板顯示器中，液晶顯示器(lcd)占據了絕對的壟斷地位。預 計到2000年，平板顯示器的市場規模將達到230億美元，其中lcd市場份額將 達到189億美元。但是，lcd也有其不足：自身不發光,需耍背光源或借助環境光; 存在視角問題；響應速度較慢；分辨率不高等。為此，人們一直在探索新的平板 顯示技術。目前，lcd 統天下的局面正受到以等離子顯示器(pdp)、場發射顯 示器(fed)、有機el (有機電致發光)為代表的新型平板顯示技術的強有力的挑 戰。其中，有機el因在

11、材料、器件制備等方面所具備的獨特優勢己經引起了人 們的廣泛關注。一、工作原理及特點所謂電致發光薄膜是一種能把施加的電能轉化為光能的電能轉化膜。以堿 金屬肉化及zns等為對象的場致發光很早就為人們所了解。但是無機el器件 很難獲得高亮度的藍光發射，于是人們把眼光轉向具有高熒光量子效率的有機 物質。早在60年代，有關有機物質的電致發光研究就己經開始。人們最早利用 多環芳香族化合物作為發光材料，制成了有機el器件，但該工作并未引起人們 的重視。因為當時的有機el器件的發光效率、亮度都較低，而且需耍高電壓驅 動。1987年，柯達公司使用有機熒光體及空穴傳導性材料,研制成功了直流低電 壓驅動的高亮度、高

12、效率的有機el器件。這一成果顯示了有機el器件巨大的 應用價值，因而受到廣泛關注。在隨后的幾年中，有關有機el器件的研宄報道 及專利大量涌現，并逐步形成一個十分活躍的研究領域。1990年,英國劍橋大學 利用聚對苯乙炔(ppv)研制成功聚合物薄膜el器件。聚合物薄膜可以通過浸涂、旋涂等方法來制備，從而大大簡化了制備工藝。另外,高分子聚合物材料與 小分子材料相比，具有更好的粘附性能和更好的機械強度，而且，通過染料分子 的摻雜，可以很方便地獲得各種發光顏色，從而使el器件的制備更具靈活性。 1992年，聚合物el薄膜在美國被評為該年度化學領域的十大成果之一。有機 el器件由用作正極和負極的兩層異電膜

13、以及夾在其間的有機膜組成。在一定電 壓驅動下，電子和空穴分別從負極和正極注入到有機層，電子和空穴相遇形成激 子，并激發發光分子，發光分子經過輻射弛豫而發出可見光。與其它顯示器件相 比，有機el器件具有驅動電壓低、發光亮度高、易實現多色顯示等優點。有機 el器件的特點可以概括為：(1) 顯示器很薄，且屬自發光型。(2) 可實現紅、藍、綠等多色顯示。(3) 可進行大面積顯示。(4) 響應速度快(微秒級)。(5) 不需耍背光源，功耗低，且易實現小型化。(6) 驅動電壓低(5v)。(7) 制備工藝簡單，成本低。(8) 附加電路簡單，可用于超小型便攜式顯示裝置。另外，利用異電聚合物作電極，還可以制成具有

14、高柔軟性的el器件,從而為 制造不同形狀的顯示器提供了可能。目前人們認為，有機el器件是最有可能實 現可卷曲顯示屏，即軟屏的技術。利用現有的有機el技術，人們還可能在平面 激光器的研制工作中取得突破。二、應用領域有機el器件的應用前景十分廣 闊。有機el器件的產業化一旦成功，所產生的經濟效益和社會效益將是十分巨 大的。有機el器件的應用領域可以分為以下幾個方面：(1) 作為二維光源，用作液晶顯示器和鐘表的背光源等。(2) 替代lcd制作小尺寸的顯示器件，包括bp機、移動電話上的顯示器及車 輛頭盔顯示器等。(3) 開發較大尺寸的顯示器，如筆記本電腦和平板電視機等。作為一種全同 化的顯示器件，有機

15、el器件具有經久耐用的特點，在軍事與國防等特殊領域將 顯示更大的優越性。從1987年至今，有機el器件的研宄工作己經取得了長足 的發展，其主要技術指標己經接近或達到實際應用的要求。幾年前人們曾懷疑 能否解決有機el器件的壽命問題。而現在，通過新材料的開發和器件結構的優 化，有機el器件的壽命己經達到2萬小時以上，完全可以滿足一般的應用需 耍。鑒于有機el器件潛在的巨大應用價值，ibm、kodak、motorola>philips, nec、tdk等大公司均積極地加入到有機el器件的研究開發中，并為 此展開了一場激烈的競爭。目前，pioneer electronic公司己開始批量生產 9.

16、 47cmx2. llcm象素數為256x64的有機el顯示器件。nec研制出了象素數 為320x240的5.7英寸全色的有機el器件。idemitsu也己研制出象素數為 640x480的10英寸全色有機el器件。三、需耍解決的問題有機el器件的未來發展前景是光明的。但是作為一種新型顯示技術，有機 el器件遠未達到完全成熟的程度。該技術目前尚待解決的問題包括：1. 開發新的高性能材料。目前紅色發光材料的性能還有待進一步提高,其壽 命和色調與綠色、藍色發光材料相比尚有一定差距。另外，進一步提高材料的 發光效率和材料的耐熱性能也將是有機el材料開發中急需重視的問題。2. 擴大顯示面積有機el器件是

17、電流驅動器件，顯示面積將受到布線電阻的 制約。為此，努力降低布線電阻和探索新的驅動方式將變得十分重耍和必耍。 此外，擴大有機el器件的顯示面積還將遇到如何保證有機薄膜的大面積均勻性 問題。總之，有機el器件是一個涉及化學、物理、材料、電子等眾多學科的研 究領域。各學科專家們的通力合作與富有創造性的工作必將推動有機el器件 的研究和開發。在過去10年內，有機el器件的研制開發工作進展迅速，人們完 全有理由相信，在不遠的將來，各類輕便、低功耗的有機el器件將進入人們的 閂常生活。實際上，美國的stanford resources公司己經提出調查報告，并預 測，在未來510年內有機el器件將在市場上

18、發揮重耍作用。1.2國內外動態和進展中科院化學所有機同體重點實驗室與長春應化所高分子物理與化學國家重 點實驗室合作，近日在藍光有機電致發光材料與器件的研宄方面取得新進展， 有關成果申請了中國發明專利并發表在近期出版的徳國先進材料雜志上。有機電致發光器件由于具有低成本、主動發光、響應快、易制備大面積及 柔性顯示等優點，在平板顯示與照明領域具有良好的應用前景。然而作為紅、 綠、藍三原色之一，藍光有機電致發光器件的發光效率目前還有待進一步提 高，因而制備高效的藍光器件成為關注的熱點。科研人員組合成了具有強吸電子能力的藍光電子受體材料，并用該化合物 作為電子傳輸兼發光層應用于有機電致發光器件中。制備的

19、藍光器件具有較高 的發光效率及亮度。此項研究為制備高效的基于強電子受體材料的藍光有機電致發光器件提供了有效方法。1.3課題研究的意義作為下一代平板顯示器的有力競爭者，有機電致發光器件(organic electroluminescence device, oled),或稱為有機發光二極管(organic light-emitting diode, oled),具有其他平板顯示器件不具備的諸多優點， 如主動發光，響應快，可視角度大等。要進一步提高器件的性能和滿足商業化 生產的要求，需要對涉及有機電致發光技術的一些重要基礎性問題作更為深入 細致的研究，本文便針對這些問題做了較為系統仔細的研究。第2

20、章有機電致發光器件的相關理論2.1有機電致發光器件發光機理oled的基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物（no）, 與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結構。整個 結構層中包括了：空穴傳輸層（htl）、發光層（el）與電子傳輸層（etl）。當 電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發光層中結合，產生 光亮，依其配方不同產生紅、綠和藍kgb三原色，構成基本色彩。oled 的待性是自己發光，不像tft lcd需要背光，因此可視度和亮度均高，其 次是電壓需求低且省電效率高，加上反應快、重量輕、厚度薄，構造簡 單，成本低等，被視為21世紀最具前途的產品之一。有機發光

21、二極體的發光原理和無機發光二極體相似。當元件受到直 流電（direct current； dc）所彳行生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅 動電子（electron）與空穴（hole）分別由陰極與陽極注入元件，當兩者 在傳導中相遇、結合，即形成所謂的電子-空穴復合（electron-hole cap ture）。而當化學分子受到外來能量激發後，若電子自旋（electron spi n）和基態電子成對，則為單重態（singlet）,其所釋放的光為所謂的螢 光（fluorescence）;反之，若激發態電子和基態電子自旋不成對且平 行，則稱為三重態（triplet）,其所釋放的光為所謂的磷光（pho

22、sphore scence） ooled是基于有機材料的一種電流型半導體發光器件。其典型結構是在1t 0玻璃上制作一層幾十納米厚的有機發光材料作發光層，發光層上方有一層低 功函數的金屬電極。當電極上加有電壓時，發光層就產生光輻射。和無機薄膜 電致發光器件（teel）不同，有機材料的電致發光屬于注入式的復合發光，其 發光機理是由正極和負極產生的空穴和電子在發光材料中復合成激子，激子的 能量轉移到發光分子，使發光分子中的電子被激發到激發態,而激發態是一個不 穩定的狀態，去激過程產生可見光。為增強電子和空穴的注入和傳輸能力，通常又在no和發光層間增加一層有機空穴傳輸材料或/和在發光層與金屬電極 之間

23、增加一層電子傳輸層，以提高發光效率。其能量可以通過以下的幾種方式釋放：1通過振動馳豫、熱效應等耗散途 徑使體系能量衰減；2通過非輻射的躍遷，耗散能量，比如內部轉換、系間竄躍 等形式，如s1 t1; 3通過輻射躍迀的熒光發光(s1so, s2so)和磷光發光 (t1 一so)。在能量釋放時，這些不同形式的能量耗散過程是一個相互競爭的過 程。由于在常溫下，有機分子的磷光非常弱，所以只有其中空穴和電子復合成 單重態激子的部分冰能通過輻射躍遷發射熒光，從而成為有效的有機電致發 光。其中本身能發生輻射躍遷發光的那部分只是所吸收的總體能量中很小的一 部分，即總體吸收的能量中能夠轉化為電致發光部分的能量很少

24、。而且，在器 件的制備過程中，材料的缺陷、電極的純度以及不同材料界面對發光強度和整 體性能都有很大的影響。有機小分子電致發光的原理是：從陰極注入電子，從陽極注入空穴，被注入 的電子和空穴在有機層內傳輸。第一層的作用是傳輸空穴和阻擋電子，使得沒 有與空穴復合的電子不能進入正電極，第二層是電致發光層，被注入的電子和空 穴在有機層內傳輸，并在發光層內復合，從而激發發光層分子產生單重態激子，單重態激子輻射躍遷而發光。對于聚合物電致發光過程則解釋為:在電場的作 用下，將空穴和電子分別注入到共軛高分子的最高占有軌道(homo)和最低空軌 道(llmo),于是就會產生正、負極子，極子在聚合物鏈段上轉移，最后

25、復合形成 單重態激子，單重態激子輻射躍遷而發光。2.2小分子有機電致發光材料pm-oled發光原理是利用材料能階差，將釋放出來的能量轉換成光 子，所以我們可以選擇適當的材料當作發光層或是在發光層中摻雜染料以 得到我們所需要的發光顏色。此外，一般電子與電洞的結合反應均在數十 納秒(ns)內，故pm-oled的應答速度非常快。而目前發光效率較佳、普遍被使用的多層pm-oled結構，除玻璃基 板、陰陽電極與有機發光層外，尚需制作空穴注入層(hole inject laye r； hil)、空穴傳輸層(hole transport layer； htl)、電了傳輸層(e lectron transpo

26、rt layer； etl)與電了注入層(electron inject layer； eil)等結構，且各傳輸層與電極之間需設置絕緣層，因此熱蒸鍍(e vaporate)加工難度相對提高，制作過程亦變得復雜。由于有機材料及金屬對氧氣及水氣相當敏感，制作完成后，需經過封裝保 護處理。pm-oled雖需由數層有機薄膜組成，然有機薄膜層厚度約僅1,000 1，500a。( 0. 100. 15 um ),整個顯示板(panel)在封裝加干燥劑(desiccant)總厚度不及200um (2mm),具輕薄之優勢。有機材料的特性深深地影響元件之光電特性表現。在陽極材料的選擇 上，材料木身必需是具高功函

27、數(high work function)與可透光性，所 以具有4.5ev-5. 3ev的高功函數、性質穩定且透光的it0透明導電膜，便 被廣泛應用于陽極。在陰極部分，為了增加元件的發光效率，電子與電洞 的注入通常需要低功函數(low work function)的ag、al、ca、in、li 與mg等金屬，或低功函數的復合金屬來制作陰極(例如：mg-ag鎂 銀)。適合傳遞電子的有機材料不一定適合傳遞空穴，所以有機發光二極體 的電子傳輸層和電洞傳輸層必須選用不同的有機材料。目前最常被用來制 作電子傳輸層的材料必須制膜安定性高、熱穩定且電子傳輸性佳，一般通 常釆用螢光染料化合物。如alq、znq

28、、gaq、bebq、balq、dpvbi、znsp b、pbd、oxd、bbot等。而電洞傳輸層的材料屬于一種芳香胺螢光化合 物，如tpd、tdata等有機材料。有機發光層的材料須具備固態下有較強螢光、載子傳輸性能好、熱穩 定性和化學穩定性佳、量子效率高且能夠真空蒸鍍的特性，一般有機發光 層的材料使用通常與電子傳輸層或電洞傳輸層所采用的材料相同，例如a lq被廣泛用于綠光，balq和dpvbi則被廣泛應用于藍光。一般而言，oled可按發光材料分力兩種：小分子oled和高分子 oled (也可稱為pled)。小分子oled和高分子oled的差異主要表現在 器件的制備工藝不同：小分子器件主要采用真

29、空熱蒸發工藝，高分子器件 則采用旋轉涂覆或噴涂印刷工藝。小分子材料廠商主要有：eastman, kodak、出光興產、東洋ink制造、三菱化學等；高分子材料廠商主要 有：cdt、covin、dow chemical、住友化學等。目前國際上與oled有關 的專利己經超過1400份，其中最基本的專利有三項。小分子oled的基本 專利由美國kodak公司擁有，高分子oled的專利由英國的cdt (cambridge display technology)和美國的 uniax 公司擁有。第3章有機電致發光器件的制備與測試3.1實驗材料和儀器oled可按發光材料分為兩種：小分子oled和高分子oled

30、（也可稱為 pled）。小分子oled和高分子oled的差異主要表現在器件的制備工藝不 同：小分子器件主要采用真空熱蒸發工藝，高分子器件則采用旋轉涂覆或 噴涂印刷t藝。小分子材料廠商主要有：eastman、kodak、出光興產、東 洋ink制造、三菱化學等；高分子材料廠商主要有：cdt、covin、dow chemical、住友化學等。目前國際上與oled有關的專利己經超過1400 份，其中最基本的專利有三項。小分子oled的基本專利由美國kodak公 司擁有，高分子oled的專利由英國的cdt （ cambridge display technology）和美國的uniax公司擁有。3.2主

31、要材料和試劑oled的基木結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物（it0）, 與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結構。整個 結構層中包括了：空穴傳輸層（htl）、發光層（el）與電子傳輸層（etl）。當 電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發光層中結合，產生 光亮，依其配方不同產生紅、綠和藍rgb三原色，構成基木色彩。oled 的特性是自己發光，不像tft lcd需要背光，因此可視度和亮度均高，其 次是電壓需求低且省電效率高，加上反應快、重量輕、厚度薄，構造簡 單，成木低等，被視為21世紀最具前途的產品之一。有機發光二極體的發光原理和無機發光二極體相似。當元件

32、受到直流 電（direct current； dc）所衍生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅動 電子（electron）與空穴（hole）分別由陰極與陽極注入元件，當兩者在 傳導中相遇、結合，即形成所謂的電子-空穴復合（electron-hole captu re）。而當化學分子受到外來能量激發後，若電了自旋（electron spi n）和基態電子成對，則為單重態（singlet）,其所釋放的光為所謂的螢 光（fluorescence）;反之，若激發態電了和基態電了自旋不成對且平行，則稱為三重態(triplet)，其所釋放的光為所謂的磷光(phosphore scence) o當電子的狀態位置

33、由激態高能階回到穩態低能階時，其能量將分別以 光子(light emission)或熱能(heat dissipation)的方式放出，其中 光子的部分可被利用當作顯示功能；然有機螢光材料在室溫下并無法觀測 到三重態的磷光，故pm-0led元件發光效率之理論極限值僅25%。pm-oled發光原理是利用材料能階差，將釋放出來的能量轉換成光子，所以我們可以選擇適當的材料當作發光層或是在發光層中摻雜染料以得到我們 所需要的發光顏色。此外，一般電子與電洞的結合反應均在數十納秒(ns)內，故pm-oled的應答速度非常快。3.3膜層制備此種技術是利用白光oled結合彩色濾光膜，首先制備發白光oled的

34、器件，然后通過彩色濾光膜得到三基色，再組合三基色實現彩色顯示。該項技 術的關鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過程不需要金屬蔭罩對位 技術，可采用成熟的液晶顯示器lcd的彩色濾光膜制作技術。所以是未來大 尺寸全彩色oled顯示器具有潛力的全彩色化技術之一，但采用此技術使透過 彩色濾光膜所造成光損失高達三分之二。目前h木tdk公司和美國kodak公 司釆用這種方法制作oled顯示器。第4章oled的基本要素4.1 oled的關鍵工藝一、氧化銦錫(no)基板前處理(1) 1to表面平整度：1to目前己廣泛應用在商業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等優點。一般而言，利用

35、射頻濺鍍法 (rf sputtering)所制造的1t0,易受工藝控制因素不良而異致表面不平整，進 而產生表面的尖端物質或突起物。兄外高溫鍛燒及再結晶的過程亦會產生表面 約10 30nm的突起層。這些不平整層的細粒之間所形成的路徑會提供空穴直 接射向陰極的機會，而這些錯綜復雜的路徑會使漏電流增加。一般有三個方法 可以解決這表面層的影響?u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0led(200nm)。二是將1t0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。(2) 1t0功函數的增加：當空穴由1t0注入h1l時，過大的位能差會產生

36、蕭基能障，使得空穴不易注入，因此如何降低ito / h1l接口的位能差則成為 1t0前處理的重點。一般我們使用02-plasma方式增加1t0中氧原子的飽和 度，以達到增加功函數之目的。1t0經02-plasma處理后功函數可由原先之4. 8ev提升至5. 2ev,與h1l的功函數己非常接近。加入輔助電極，由于oled為電流驅動組件，當外部線路過長或過細時，于外部電路將會造成嚴重之電壓梯度，使真止落于oled組件之電壓下降，異 致面板發光強度減少。由于1t0電阻過大(10 ohm / square),易造成不必耍 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光效率、減少驅 動電壓的快

37、捷方式。路(cr: chromium)金屬是最常被用作輔助電極的材料，它 具有對環境因子穩定性佳及對蝕刻液有較大的選擇性等優點。然而它的電阻值 在膜層力100nm時力2 ohm / square,在某些應用時仍屬過大，因此在相同厚 度時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題因此， 多疊層之輔助金屬則被提出，如：cr / al / cr或mo / a1 / mo,然而此類 工藝增加復雜度及成本，故輔助電極材料的選擇成為oled工藝中的重點之二、陰極工藝在高解析的oled面板

38、中，將細微的陰極與陰極之間隔離，一般所用的方 法力蘑菇構型法(mushroom structure approach),此i:藝類似印刷技術的負 光阻顯影技術。在負光阻顯影過程中，許多工藝上的變異因子會影響陰極的品 質及良率。例如，體電阻、介電常數、高分辨率、高tg、低臨界維度(cd)的損 失以及與1t0或其它有機層適當的黏著接口等。三、封裝(1)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。水氣來源主耍分為兩種：一是經由外在環境滲透進入組件內，另一種是在 oled工藝中被每一層物質所吸收的水氣。為了減少水氣進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力吸水材(

39、desiccant)。desiccant可以 利用化學吸附或物理吸附的方式捕捉自由移動的水分子，以達到去除組件內水 氣的目的。工藝及設備開發：封裝工藝之流程如閣四所示，為了將desiccant置 于蓋板及順利將蓋板與基板黏合，需在真空環境或將腔體充入不活潑氣體下進 行，例如氮氣。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間以達最佳量產速率，己儼然成為封裝 工藝及設備技術發展的3大主耍目標。4.2 oled的彩色化技術顯示器全彩色是檢驗顯示器是否在市場上具有競爭力的重要標志，因 此許多全彩色化技術也應用到了 oled顯示器上，按面板的類型通常有下 面

40、三種：rgb像素獨立發光，光色轉換(color conversion)和彩色濾光膜 (color filter)。一、rgb象素獨立發光利用發光材料獨立發光是目前釆用最多的彩色模式。它是利用精密的 金屬蔭罩與ccd象素對位技術，首先制備紅、綠、藍三基色發光中心，然 后調節三種顏色組合的混色比，產生真彩色，使三色oled元件獨立發光 構成一個象素。該項技術的關鍵在于提高發光材料的色純度和發光效率， 同時金屬蔭罩刻蝕技術也至關重要。目前，有機小分子發光材料是很好的綠光發光材料，它的綠光色純 度，發光效率和穩定性都很好。但oled最好的紅光發光小分子材料的發光效率只有31mw,壽命1萬小時，藍色發光

41、小分子材料的發展也是很慢 和很網難的。有機小分子發光材料面臨的最大瓶頸在于紅色和藍色材料的 純度、效率與壽命。但人們通過給主體發光材料摻雜，已得到了色純度、 發光效率和穩定性都比較好的藍光和紅光。高分子發光材料的優點是可以通過化學修飾調節其發光波長，現己得 到了從藍到綠到紅的覆蓋整個可見光范圍的各種顏色，但其壽命只有小分 子發光材料的十分之一，所以對高分子聚合物，發光材料的發光效率和壽 命都有待提高。不斷地開發出性能優良的發光材料應該是材料開發工作者 的一項艱巨而長期的課題。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 術直接影響著顯示板畫面的質量，所以對金屬蔭罩圖形尺寸精度

42、及定位精 度提出了更加苛刻的要求。二、光色轉換光色轉換是以藍光oled結合光色轉換膜陣列，首先制備發藍光oled的器件，然后利用其藍光激發光色轉 換材料得到紅光和綠光，從而獲得全彩色。該項技術的關鍵在于提高光色 轉換材料的色純度及效率。這種技術不需要金屬蔭罩對位技術，只需蒸鍍 藍光oled元件，是未來大尺汴全彩色oled顯示器極具潛力的全彩色化技 術之一。但它的缺點是光色轉換材料容易吸收環境中的藍光，造成圖像對 比度下降，同時光導也會造成畫面質量降低的問題。目前掌握此技術的tl 木出光興產公司已生產出10英寸的oled顯示器。三、彩色濾光膜此種技術是利用白光oled結合彩色濾光膜，首先制備發白

43、光0lh）的 器件，然后通過彩色濾光膜得到三基色，再組合三基色實現彩色顯示。該 項技術的關鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過程不需要金屬 蔭罩對位技術，可采用成熟的液晶顯示器lcd的彩色濾光膜制作技術。所 以是未來大尺寸全彩色oled顯示器具有潛力的全彩色化技術之一，但采 用此技術使透過彩色濾光膜所造成光損失高達三分之二。目前h木tdk公 司和美國kodak公司采用這種方法制作oled顯示器。rgb像素獨立發光，光色轉換和彩色濾光膜三種制造oled顯示器全 彩色化技術，各有優缺點。可根據工藝結構及有機材料決定。4.3 oled的優缺點、oled的優點1、厚度可以小于1毫米，僅為lcd屏

44、幕的1/3，并且重量也更輕；2、固態機構，沒有液體物質，因此抗震性能更好，不怕摔；3、幾乎沒有可視角度的問題，即使在很大的視角下觀看，畫面仍然 不失真；4、響段時間是lcd的千分之一，顯示運動畫面絕對不會有拖影的現 象；5、低溫特性好，在零下40度時仍能正常顯示，而lcd則無法做到；6、制造工藝簡單，成木更低；7、發光效率更高，能耗比lcd要低；8、能夠在不同材質的基板上制造，可以做成能彎曲的柔軟顯示器。二、oled的缺點1、壽命通常只有5000小時，要低于lcd至少1萬小時的壽命；2、不能實現大尺寸屏幕的量產，因此目前只適用于便攜類的數碼類 產兄；3、存在色彩純度不夠的問題，不容易顯示出鮮艷

45、、濃郁的色彩。現在的oled的壽命己經遠遠超過5000小時了，而且已經生產岀了較大尺寸的oled面板，色彩十分鮮艷。截止07年7月前后，熒光材料方面，性能最高的是h木山光興產udemitsu kosan)的材料。紅光效率達到了 llcd/a,壽命高達16萬小時； 綠光效率達到30cd/a,壽命為6萬小時；正在幵發中的高效率、訟壽命 藍光材料bd-2 (0.13, 0.22),效率為8. 7cd/a,壽命2.3萬小時。磷光材料方面，udc公司幵發的紅光材料色度坐標為(0.67, 0.33),效率達到15cd/a, 500 cd/m"2下工作壽命超過15萬小時；綠光材料色坐 標為(0.3

46、4, 0.61),效率達到65cd/a,初始亮度為1000 cd/m2時，壽命 超過4萬小時；最難得到的藍色磷光材料效率達到了 30cd/a,在200 cd/m2的初始亮度下，壽命達到 了 10萬小時。總體上講，oled紅、綠、藍三色材料的發光效率和發光壽 命均基木滿足實用化需求。從以上數據看來，現在的oled在500 cd/m2下至少有20000小時的 工作時間。4.4 oled的應用一、oled在頭戴顯示器領域的應用以視頻眼鏡和隨身影院為重要載體的頭戴式顯示器得到了越來越廣泛 的應用和發展。其在數字士兵、虛擬現實、虛擬現實游戲、3g與視頻眼 鏡融合、超便攜多媒體設備與視頻眼鏡融合方面有卓越

47、的優勢。與lcd和lcos相比，oled在頭戴顯示器的應用有非常大的優勢：清 晰鮮亮的全彩顯示、超低的功耗等，是頭戴式顯示器發展的一大推動力。率先把oled應用在視頻眼鏡上的是美國的emagin.無論是對于民用 消費領域還是工業應用乃至軍事用途都提供了一個極佳的近眼應用解決途 徑。隨之，釆用歐洲的超微oled顯示屏的視頻眼鏡被推上市場。在國 內，itheater （愛視代）憑雄厚的研發實力率先推出世界首款高分子超微 oled顯示屛的視頻眼鏡；憑借其全知識產權的背景順利打入國內軍事領 域，為中國數字士兵的建設出一份力。二、oled在mp3頌域的應用mp3作為一款數字隨身聽己經在市場上h益成為時尚

48、娛樂的主角，對 于它的功能、容量、價格等等都得到了人們廣泛的關注，也是各廠家目光 的焦點所在，可是對于作為mp3的眼睛的屏幕卻很少有人涉及。除了影音隨身看產品之外，不論flash型還是hdd型的mp3,大多釆 用黑白單色lcd面板，僅僅停留在能夠聆聽音樂的簡單要求上。但現如今 的mp3除了這種最基木的功能外，更多的立足于人們對于個性、時尚追求 的心理，表達的是一種生活的觀念。所以在面板的設計上，出現了多彩背 光設計，就是經常聽到的“7色背光”的產品。在此基礎上進一步發展， 已經有用到區域彩色oled面板（如：黃、藍雙色等區域各16色階）的產 品，有代表性的有benq的joybeel80、iri

49、ver n10等。oled （organic light emitting display）,即有機發光顯示屏，在 mp3屏幕的應用領域屬于新崛起的種類，被譽為“夢幻顯示屏”。它無需 背光燈，而是“主動發光”。以benq joybeel80的oled液晶屏為例，它 摒棄了傳統lcd的缺點，每個像素都可自行發光，不管在什么角度什么光 線下都可以比傳統lcd顯示更加清晰的畫面，而且環境越黑屏幕越亮，猶如夜間的瑩彩精靈。mp3的消費者多為年輕族群，對他們而言mp3除了基木功用之外，還 帶有一點點炫耀的色彩。在夜晚寂靜的街邊，邊走邊聽著音樂，看著ole d屏幕跳動的藍光，音符的跳動伴著腳步的跳動和心情

50、的起伏，定有一種 別樣的感覺。或是在朋友歡聚的party上，oled藍光的閃爍熠熠生輝， 定能讓你成為聚會的主角。除了帶來全新的視覺感受之外，oled還有很多lcd面板無法比擬的 優點。比如可以使mp3做得更輕更薄，可視角度更大，并且能夠顯著節省 電能。不過oled的應用還要搭配mp3的整體設計，才能展現岀它的魅 力。目前剛剛上市的benq joybeel80可以說是液晶屏的應用與整體設計 相結合的典范。joybeelso的造型時尚、簡約、大方，整款機器呈正方 形，看上去像一個精致小巧的手提袋，精華部分又好似一款華麗精美的手 表。而且，運用表帶的流行元素取代傳統的佩戴方法，提供一系列不同的 面

51、板，可依服飾的不同進行替換，改變以往一成不變的搭配方案，秀出你 的時尚搭配，秀出你的獨特心情。oled應用于mp3產品上不僅增加了產品絢麗的美感，而且也為閣文 資訊的表達錦上添花，無疑將成為mp3顯示面板的主流。4.5技術分類以oled使用的有機發光材料來看，一是以染料及顏料為材料的小分 子器件系統，另一則以共軛性高分子為材料的高分子器件系統。同時由于 有機電致發光器件具有發光二極管整流與發光的特性，因此小分子有機電 致發光器件亦被稱為oled (organic light emitting diode),高分子有 機電致發光器件則被稱為pled (polymer light-emitting

52、 diode)。小分 子及高分子oled在材料特性上可說是各有千秋，但以現有技術發展來 看，如作為監視器的信賴性上，及電氣特性、生產安定性上來看，小分子 0lk)現在是處于領先地位，當前投入量產的oled組件，全是使用小分子 有機發光材料。oled的發光特點及原理oled為自發光材料，不需用到背光板，同時視角廣、畫質均勻、反 應速度快、較易彩色化、用簡單驅動電路即可達到發光、制程簡單、可制 作成撓曲式面板，符合輕薄短小的原則，應用范圍屬于中小尺寸面板。顯示方面：主動發光、視角范圍大；響應速度快，圖像穩定；亮度 高、色彩豐富、分辨率高。工作條件：驅動電壓低、能耗低，可與太陽能電池、集成電路等相匹

53、 配。適應性廣：釆用玻璃襯底可實現大面積平板顯示；如用柔性材料做襯 底，能制成可折疊的顯示器。由于oled是全固態、非真空器件，具有抗 震蕩、耐低溫(-40°c)等特性，在軍事方面也有十分重要的應用，如用 作坦克、飛機等現代化武器的顯示終端。由于上述優點，在商業領域oled顯示屏可以適用于pos機和atm 機、復印機、游戲機等；在通訊領域則可適用于手機、移動網絡終端等領 域；在計算機領域則可大量應用在pda.商用pc和家用pc、筆記本電腦 上；消費類電子產品領域，則可適用于音響設備、數碼相機、便攜式 dvd；在工業應用領域則適用于儀器儀表等；在交通領域則用在gps、飛 機儀表上等。第

54、5章oled的驅動方式5.1無源驅動其分為靜態驅動電路和動態驅動電路。（1）靜態驅動方式：在靜態驅動的有機發光顯示器件上，一般各有機 電致發光像素的陰極是連在一起引出的，各像素的陽極是分立引出的，這 就是共陰的連接方式。若要一個像素發光只要讓恒流源的電壓與陰極的電 壓之差大于像素發光值的前提下，像素將在恒流源的驅動下發光，若要一 個像素不發光就將它的陽極接在一個負電壓上，就可將它反向截止。但是 在圖像變化比較多時可能岀現交叉效應，為了避免我們必須采用交流的形 式。靜態驅動電路一般用于段式顯示屏的驅動上。（2）動態驅動方式：在動態驅動的有機發光顯示器件上人們把像素的 兩個電極做成了矩陣型結構，即

55、水平一組顯示像素的同一性質的電極是共 用的，縱向一組顯示像素的相同性質的另一電極是共用的。如果像素可分 為n行和m列，就可有n個行電極和m個列電極。行和列分別對應發光像 素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅動的過程中，要逐行點亮或 者要逐列點亮像素，通常采用逐行掃描的方式，行掃描，列電極為數據電 極。實現方式是：循環地給每行電極施加脈沖，同時所有列電極給出該行 像素的驅動電流脈沖，從而實現一行所有像素的顯示。該行不再同一行或 同一列的像素就加上反向電壓使其不顯示，以避免“交叉效應”，這種掃 描是逐行順序進行的，掃描所有行所需時間叫做幀周期。在一幀中每一行的選擇時間是均等的。假設一幀的掃描行

56、數為n，掃 描一幀的時間為1,那么一行所占有的選擇時間為一幀時間的1/n該值被 稱為占空比系數。在同等電流下，掃描行數增多將使占空比下降，從而引 起有機電致發光像素上的電流注入在一幀中的有效下降，降低了顯示質 量。因此隨著顯示像素的增多，為了保證顯示質量，就需要適度地提高驅 動電流或采用雙屏電極機構以提高占空比系數。除了由于電極的公用形成交叉效應外，有機電致發光顯示屏中正負電 荷載流子復合形成發光的機理使任何兩個發光像素，只要組成它們結構的 任何一種功能膜是直接連接在一起的，那兩個發光像素之間就可能有相互串擾的現象，即一個像素發光，另一個像素也可能發出微弱的光。這種現 象主要是因為有機功能薄膜

57、厚度均勻性差，薄膜的橫向絕緣性差造成的。 從驅動的角度，為了減緩這種不利的串擾，采取反向截至法也是一行之有 效的方法。帶灰度控制的顯示：顯示器的灰度等級是指黑白閣像由黑色到白色之 間的亮度層次。灰度等級越多，閣像從黑到白的層次就越豐富，細節也就 越清晰。灰度對于閣像顯示和彩色化都是一個非常重要的指標。一般用于 有灰度顯示的屏多為點陣顯示屏，其驅動也多為動態驅動，實現灰度控制 的幾種方法有：控制法、空間灰度調制、時間灰度調制。5.2有源驅動有源驅動的每個像素配備具有開關功能的低溫多晶硅薄膜晶體管(lo wtemperature poly-si thin film transistor, ltp-

58、si tft),而且每 個像素配備一個電荷存儲電容，外圍驅動電路和顯示陣列整個系統集成在 同一玻璃基板上。與lcd相同的tft結構，無法用于0led。這是因為lcd 釆用電壓驅動，而0led卻依賴電流驅動，其亮度與電流量成正比，因此 除了進行0n/0ff切換動作的選址tft之外，還需要能讓足夠電流通過的 導通阻抗較低的小型驅動tft。有源驅動屬于靜態驅動方式，具有存儲效應，可進行100%負載驅 動，這種驅動不受掃描電極數的限制，可以對各像素獨立進行選擇性調 節。有源驅動無占空比問題，驅動不受掃描電極數的限制，易于實現高亮 度和高分辨率。有源驅動由于可以對亮度的紅色和藍色像素獨立進行灰度調節驅動， 這更有利于0led彩色化實現。有源矩陣的驅動電路藏于顯示屏內，更易于實現集成度和小型化。另 外由于解決了外圍驅動電路與屏的連接問題，這在一定程度上提高了成品 率和可靠性。5.3主動式與被動式比較被動式主動式瞬間高高密度發光（動態驅動/有選擇性）連續發光（穩態驅動）面板外附加1c芯片tft驅動電路設計/內藏薄膜型驅動1c線逐步式掃描線逐步式抹寫數據