Výroba a vývoj OLED

- Feb 05, 2021-

Technologie OLED je druh zobrazovací technologie OEL, která se za posledních deset let rychle rozvinula a dosáhla velkých úspěchů. Stále více výrobců displejů po celém světě investovalo do výzkumu a vývoje, což značně podpořilo proces industrializace OLED. V současné době OLED dosáhl předvečer masové výroby. Předpokládá se, že zobrazovací zařízení OEL budou mít v blízké budoucnosti průlomový vývoj.


1. Výroba a vývoj OLED


Výzkum OLED vycházel z náhodného objevu. Jednou v noci v roce 1979 byl čínský vědec Dr. CWTang, který se zabýval vědeckým výzkumem ve společnosti Kodak Company, na cestě domů a najednou si vzpomněl, že v laboratoři na něco zapomněl. Po návratu našel ve tmě jasné světlo. věc. Zapnul jsem světlo a zjistil, že to byla organická baterie, která prováděla experimenty zářící. Jak to jde Začal výzkum OLED a Dr. Deng je také známý jako otec OLED.


V roce 1987 společnost Kodak poprvé zveřejnila výsledky svého výzkumu. Od té doby se mnoho společností a výzkumných institucí po celém světě začalo věnovat výzkumu OLED zařízení s malými molekulami a souvisejícím tématům. Počet souvisejících monografií a patentů se každý rok zvýšil o stovky tisíc. Ve Spojených státech (kromě Kodaku) a v Evropě začala většina výzkumných prací v oblasti ekologického výzkumu počátkem 90. let. Dnes byla vyvinuta organická EL zařízení s vysokou účinností (GG gt; 15 lm / w) a vysokou stabilitou (když je svítivost 150 nitů, životnost> 10 000 hodin).


Výzkumné práce na polymerním organickém EL začaly mnohem později než na výzkumu organických EL s malými molekulami. To nebylo až do roku 1990, kdy Burroughes a jeho spolupracovníci úspěšně studovali první polymerní organické EL zařízení. Od té doby bylo za účelem vývoje polymerní technologie EL provedeno mnoho výzkumných prací ve Spojených státech a Evropě. Lidé si obecně myslí, že polymerní materiály jsou stabilnější než organické materiály s malými molekulami, což se stalo hnací silou pro vývoj polymerního EL.


V současné době se produkty OLED přesunuly z laboratoře na trh. Od roku 1997 do roku 1999 byl jediným trhem s OLED displeji automobilové displeje. Po roce 2000 se rozsah použití produktů postupně rozšířil na displeje mobilních telefonů. Aplikace OLED v mobilních telefonech značně podpořila další rozvoj její technologie a rychlé rozšíření jejího aplikačního rozsahu, což představuje velkou výzvu pro stávající LCD, LED a VFD.


2. Vlastnosti a klasifikace OLED displeje


Organické elektroluminiscenční světlo (OrganicElectroluminescentLight) je zkráceno jako OEL. Má dvě technické větve, jednou je organická světlo emitující dioda s malou molekulou (OrganicLightEmittingDiode) s molekulovou hmotností mezi 500 a 2000, označovaná jako OLED nebo SM-OLED; druhým je polymer s molekulovou hmotností mezi 10 000 a 100 000 (známý také jako polymerní materiál). Organická dioda emitující světlo (PolymerLight-EmittingDiode) se v krátkosti označuje jako PLED nebo P-OLED.


Zobrazovací zařízení OEL mají výhody aktivního vyzařování světla, vysokou světelnou účinnost, nízkou spotřebu energie, lehkost, tenkost a žádná omezení pozorovacího úhlu atd., Které jsou průmyslem považovány za nejpravděpodobnější, které zaujímají dominantní postavení v budoucí trh zobrazovacích zařízení. . Jako zcela nová technologie displeje má OLED nevyhnutelně mnoho nedostatků. Jeho materiály, životnost zařízení, výtěžnost atd. Je třeba dále studovat a vylepšovat a je třeba dále rozšiřovat aplikační pole. To poskytuje mnoho pro budoucí vědecký výzkum a průzkum. Velký výzkumný prostor.


Technologie OLED se za posledních deset let rychle rozvinula a dosáhla velkých úspěchů. Jelikož stále více výrobců displejů po celém světě investovalo do výzkumu a vývoje, výrazně podpořilo proces industrializace OLED, což učinilo tempo růstu OLED průmyslu úžasným a dosáhlo předvečer masové výroby. Zasvěcenci z oboru předpovídají, že rok 2007 může být prvním rokem masové výroby OLED. V letech 2000 až 2005 průměrná roční míra růstu dodávek panelů OLED přesáhla 175%. Vzhledem k tomu, že se produkty OLED budou postupně rozvíjet směrem k aktivní plné barvě a velkým rozměrům, bude si odvětví OLED udržovat rychlý růst. OLED produkty byly postupně rozpoznány následnými výrobci a také se výrazně zvýšila poptávka. V současné době jsou hlavními aplikačními oblastmi OLED komunikační produkty (sekundární obrazovka mobilního telefonu), spotřební elektronika (MP3), automobilový průmysl a instrumentace a další obory.


Ve srovnání s technologií OLED vývoj technologie PLED mírně zaostává, zejména kvůli omezenému počtu zúčastněných výrobců, relativně nezralé technologii, obtížnosti syntézy surovin a několika výrobcům zařízení. Rychlost jeho vývoje je však také velmi rychlá a na trhu již lze vidět produkty s PLED nižší kvality. Podle předpovědí DisplaySearch podíl PLED na trhu do roku 2008 rychle vzroste na 40% trhu OEL.


3. Krátké představení struktury OLED a mechanismu vyzařování světla


Zobrazovací zařízení OLED je polovodičové světelné zařízení současného typu na bázi organických materiálů. Jeho typickou strukturou je vytvoření vrstvy desítek nanometrů tlustého organického luminiscenčního materiálu jako vrstvy emitující světlo na ITO skle a na vrstvu emitující světlo je umístěna kovová elektroda s nízkou pracovní funkcí. Když je na elektrodu přivedeno napětí, vrstva emitující světlo generuje světelné záření.


Mechanismus vyzařování světla a proces OLED je vstřikování elektronů a otvorů z katody, respektive anody. Injikované elektrony a otvory jsou transportovány v organické vrstvě a rekombinovány ve vrstvě emitující světlo, čímž vzrušují molekuly vrstvy emitující světlo a vytvářejí singletové excitony. Singletové excitony vyzařují útlum a vyzařují světlo.




Existují tři způsoby, jak OLED získat plnou barvu:


1. Použijte vrstvu vyzařující bílé světlo a barevný filtr. Toto je nejjednodušší způsob, jak získat barevný displej.


2. Jsou použity tři organické materiály vyzařující světlo červené, zelené a modré, takže vrstva vyzařující světlo má třívrstvou strukturu.


3. K získání plné barvy použijte modré organické materiály vyzařující světlo a materiály pro konverzi barev.


Za čtvrté, proces přípravy OLED


1. Proces přípravy OLED


V současné době je v pevninské Číně příprava zobrazovacích zařízení OLED stále v laboratorní fázi, ale dosáhla hranic pilotních pokusů, takže budeme diskutovat hlavně o procesu přípravy OLED v laboratoři.


Ať už se jedná o laboratoř, pilotní test nebo hromadnou výrobu, proces přípravy zařízení OLED je v zásadě stejný, hlavní rozdíl spočívá ve vakuovém odpařovacím zařízení zařízení. Laboratoře obecně volí ruční vakuové odpařovací zařízení pro odpařování jednoho vzorku, aby usnadnily výrobu různých typů experimentálních vzorků; pilotní linky obecně používají poloautomatické vakuové odpařovací zařízení pro kontinuální odpařování více vzorků pro malé dávky Přepínání produktů; linky na hromadnou výrobu obecně používají plně automatické vakuové odpařovací zařízení k odpařování tekoucích vzorků vody (nebo používají technologii a proces odpařování linky) ke zlepšení výtěžku a snížení nákladů na produkt. Uvádí se, že některé instituce studují a pokoušejí se pomocí technologie odstředivého potahování vyrábět produkty OLED na linkách hromadné výroby.


Proces přípravy zobrazovacích zařízení OLED zahrnuje: čištění skla ITO → fotolitografie → opětovné čištění → předúprava → vakuové odpařování organické vrstvy → vakuové odpařování zadní elektrody → vakuové odpařování ochranné vrstvy → balení → řezání → testování → montáž modulu → kontrola produktu Existuje více než tucet procesů, včetně experimentů se stárnutím, a klíčové procesy jsou následující.


(1) Čištění a povrchová úprava skla ITO


Stav povrchu ITO jako anody přímo ovlivňuje vstřikování otvorů, elektronický stav rozhraní s vrstvou organického tenkého filmu a filmotvorné vlastnosti organických materiálů. Není-li povrch ITO čistý, sníží se jeho povrchová volná energie, což způsobí kondenzaci páry transportního materiálu, která se na něm usazuje, a vytvoření nerovnoměrného filmu.


Proces ošetření povrchu ITO je: čištění saponátem → čištění ethanolem → čištění acetonem → čištění čistou vodou, všechny jsou čištěny ultrazvukovým čisticím strojem a každé mytí je čištěno po dobu 5 minut, zastaveno na 5 minut a opakováno třikrát. Poté použijte infračervenou troubu k sušení pro pozdější použití. Vyčištěné sklo ITO také potřebuje povrchovou aktivační úpravu, aby se zvýšil obsah kyslíku v povrchové vrstvě ITO a zlepšila se pracovní funkce povrchu ITO. Je také možné ošetřit povrch ITO směsným roztokem peroxidu vodíku v poměru voda: peroxid vodíku: amoniak=5: 1: 1, aby se snížil přebytek obsahu cínu na povrchu ITO a zvýšil se poměr kyslíku, aby se zvýšila práce funkce povrchu ITO a zvětšit prázdnotu. Pravděpodobnost vstřikování díry může zvýšit jas OLED zařízení řádově.


ITO sklo by také mělo podstoupit&„; ultrafialovo-ozonový GG“; nebo&"; plazmový GG"; povrchová úprava před použitím. Hlavním účelem je odstranění zbytkové organické hmoty na povrchu ITO, podpora oxidace povrchu ITO, zvýšení pracovní funkce povrchu ITO a zlepšení rovinnosti povrchu ITO. Pracovní funkce neošetřeného povrchu ITO je přibližně 4,6 eV a pracovní funkce povrchu ITO po povrchové úpravě ultrafialovým ozonem nebo plazmou je nad 5,0 eV a zlepší se světelná účinnost a životnost. Ošetření povrchu skla ITO musí být provedeno v suchém vakuovém prostředí. Ošetřené sklo ITO nemůže zůstat ve vzduchu příliš dlouho, jinak povrch ITO ztratí svoji aktivitu.


(2) Technologie zpracování fotolitografie ITO


(3) Proces vakuového odpařování organického filmu


Zařízení OLED musí odpařovat více organických tenkých filmů ve vakuové komoře a kvalita tenkých filmů souvisí s kvalitou a životností zařízení. Ve vakuové komoře je uspořádáno několik odpařovacích člunů pro umístění organických materiálů, odpařovací čluny jsou zahřívány k odpařování organických materiálů a oscilátor z křemenného krystalu se používá k řízení tloušťky filmu. Skleněný substrát ITO je umístěn na vyhřívaný rotující držák vzorku a pod ním umístěná kovová maska ​​řídí vzor odpařování.


Experimenty s odpařováním se provádějí na našem vakuovém odpařovacím zařízení. Experimentální výsledky ukazují, že teplota odpařování organických materiálů je obvykle mezi 170 ° C a 400 ° C, teplota substrátu vzorku ITO je mezi 100 ° C a 150 ° C a rychlost odpařování je mezi 1 krystalovým bodem ~ 10 krystalových bodů / s (tj. přibližně 0,1 nm m 1 nm / S) a stupeň vakua odpařovací komory je 5 × 10-4Pa ~ 3 × 10-4Pa, účinek odpařování je lepší.


Odpařování organických materiálů má však v současné době nevýhody, jako je nízké efektivní využití materiálu (GG <10%), obtížné="" přesné="" řízení="" koncentrace="" dopantu,="" nestabilní="" rychlost="" odpařování="" a="" snadná="" kontaminace="" vakuové="" komory,="" což="" vede="" k="" substrátům="" vzorku.="" potahovací="" fólie="" nesplňuje="" požadavky="">


(4) Vakuové odpařování kovové elektrody


Kovová elektroda musí být stále uložena ve vakuové komoře. Kovové elektrody obvykle používají aktivní kovy s nízkými pracovními funkcemi, takže odpařování se provádí po dokončení odpařování tenkého filmu organického materiálu. Běžně používané kovové elektrody jsou Mg / Ag, Mg: Ag / Ag, Li / Al, LiF / Al atd. Lodě používané pro odpařování kovových elektrod jsou obvykle vyrobeny z materiálů, jako je molybden, tantal a wolfram, které se používají k odpařování různé kovové elektrody (hlavně k zabránění chemických reakcí mezi kovem lodi a odpařeným kovem).


Odpařování materiálů kovových elektrod je obecně vyjádřeno zahřívacím proudem. Experiment s odpařováním na našem vakuovém odpařovacím zařízení ukazuje, že odpařovací topný proud kovových elektrodových materiálů je obecně mezi 70 A a 100 A (jednotlivé kovy musí překročit 100 A) 、 Teplota substrátu vzorku ITO je asi 80 ℃, rychlost odpařování je mezi 5 krystalových bodů na 50 krystalických bodů za sekundu (tj. přibližně 0,5 nm n 5 nm / s) a stupeň vakua odpařovací komory je 7 × 10-4Pa ~ 5 × 10-4Pa, když je účinek nanášení par lepší.


(5) Proces balení zařízení


Organický film a kovový film zařízení OLED okamžitě po setkání s vodou a vzduchem oxidují a výkon zařízení rychle poklesne. Před zabalením proto nesmí být ve styku se vzduchem a vodou. Proces balení OLED proto musí být prováděn v odkládací schránce bezvodého inertního plynu bez obsahu kyslíku (například argonu). Obalový materiál zahrnuje lepicí a krycí materiál. Lepidlo používá UV vytvrzující epoxidové vytvrzovací činidlo a krycím materiálem je skleněný kryt a do krytu se přidá vysoušedlo, které absorbuje zbytkovou vlhkost. Obrázek 3.4 ukazuje destrukci organické vrstvy v důsledku vniknutí vody.



Organický elektroluminiscenční výzkum lze vysledovat až do roku 1936 [1], ale časná zařízení vyzařující světlo mají vysoké hnací napětí a nízkou světelnou účinnost [2, 3], což nepřitahovalo pozornost lidí&# 39. V roce 1987 CWTang a další úspěšně připravili nízko-napěťově poháněná (GG <10v) malá="" molekula="" světelných="" zařízení="" [4],="" což="" opět="" vyvolalo="" široké="" znepokojení="" nad="" organickými="" jevy="" emitujícími="" světlo.="" v="" roce="" 1990="" jh="" borroughes="" a="" další="" uvedli="" fenomén="" luminiscence="" polymerních="" zařízení="" pod="" nízkým="" tlakem="" [5],="" který="" otevřel="" nové="" pole="" výzkumu="" polymerních="">


Organická elektroluminiscenční zařízení, známá také jako organické diody emitující světlo (OLED), se skládají z průhledné anody ITO, kovové katody a organické tenké vrstvy, jak je znázorněno na obrázku 1. Poháněné stejnosměrným napětím, elektrony vstřikované katoda a otvory vstřikované anodou se přesunou do organické vrstvy emitující světlo a nakonec se setkají ve vrstvě emitující světlo a spojí se, aby vyzařovaly světlo. Podle různých přípravných materiálů organické vrstvy emitující světlo existují dva typy organických zařízení emitujících světlo, malé molekuly a polymery. Organické tenké filmy zařízení s malou molekulou jsou obecně vícevrstvé struktury a polymerní zařízení jsou většinou jednovrstvé struktury. V současné době mají zařízení s malými molekulami vynikající výkon a jsou v zásadě industrializovaná, ale cena je vysoká a je obtížné vyrobit větší zobrazovací panely; polymerní zařízení mají špatný výkon vyzařování světla, ale mají dobrou stabilitu, nízkou cenu a snadnou výrobu velkých ploch. Displej s flexibilními vlastnostmi displeje.


Ve srovnání s displeji z tekutých krystalů mají organické elektroluminiscenční displeje výhody vysokého jasu, vysokého kontrastu, širokého pozorovacího úhlu a rychlé rychlosti odezvy. Jsou považovány za nejideálnější zobrazovací technologii příští generace. Nyní jsou aplikovány na MP3, mobilní telefony, PDA. V oblastech malých rozměrů, jako jsou zvukové zobrazovací panely, je cílem nedávného výzkumu a vývoje dosáhnout organických displejů větší velikosti pro použití v počítačových monitorech a velkoplošných televizorech.


Organické elektroluminiscenční materiály


Barva emitující světlo a účinnost organických elektroluminiscenčních zařízení v zásadě závisí na organických materiálech emitujících světlo a existují dvě kategorie: malé molekuly a polymery. Materiály s malými molekulami mají vysokou fluorescenční kvantovou účinnost a snadno se čistí. Jsou lepší než polymerní materiály, pokud jde o jas, čistotu barev a barevný výkon; polymerní luminiscenční materiály jsou vynikající v zpracovatelnosti, mechanických vlastnostech, stabilitě a nákladech díky molekulární konstrukci. Může také realizovat regulaci energetického pásma a získat plně barevné zařízení emitující světlo. Polymerní zařízení je navíc lehké, tenké a flexibilní, což usnadňuje výrobu velkoplošných zobrazovacích panelů.


Dvojice:Znalost výkonu pohonu LED Další:Základní koncepty výroby polovodiče