平板显示技术：第七章有机发光二极管显示

1、 OLED （organic light emitting display） （organic light emitting diodes) Organic EL (organic electroluminescence) 有机电致发光，有机有机电致发光，有机EL有机发光器件有机发光器件1第七章第七章 有机发光二极管显示有机发光二极管显示2有机电子学有机电子学(Organic Electronics)：研究有机材：研究有机材料的电子过程与有机材料光电子特性的科学。料的电子过程与有机材料光电子特性的科学。有机半导体材料与器件有机半导体材料与器件有机发光显示器有机发光显示器(OLED)有机晶体管有

2、机晶体管有机太阳能电池有机太阳能电池其它有机电子元器件，如：其它有机电子元器件，如：有机激光器、有机存储器、有机传感器等有机激光器、有机存储器、有机传感器等3OLED墙纸 把把OLED材料和墙纸结合在一起，让壁纸拥有形状多样、材料和墙纸结合在一起，让壁纸拥有形状多样、光线艳丽的墙壁照明。光线艳丽的墙壁照明。仅需仅需3到到5伏的电压就可以进行照明，并且比一般的节能伏的电压就可以进行照明，并且比一般的节能灯更加省电，不仅安全高效，还非常美观。灯更加省电，不仅安全高效，还非常美观。 4OLED圣诞树n美国通用电子（美国通用电子（GE）的有机）的有机EL研究小组研究小组2008年宣年宣布制作成功了使用

3、有机布制作成功了使用有机EL照明的圣诞树。照明的圣诞树。n该圣诞树的底座周围缠有宽该圣诞树的底座周围缠有宽15.2cm,长长457.2cm的的柔性照明用有机柔性照明用有机EL元件元件,采用卷对卷印刷技术制造采用卷对卷印刷技术制造 5n2011年年2月，三菱展示了一个弯曲的月，三菱展示了一个弯曲的OLED显示屏，其超显示屏，其超宽分辨率达到宽分辨率达到1920256，像素间距为，像素间距为3mm，垂直和水，垂直和水平可视角度均为平可视角度均为80度，像素密度度，像素密度111,111个个/m，亮度为，亮度为1,200cd/m，可以在码头、机场或商场等高环境光下使用，可以在码头、机场或商场等高环境

4、光下使用，未来数月内即可进入市场。未来数月内即可进入市场。 6清华大学于清华大学于1996年开始从事有机年开始从事有机EL的研究工作，的研究工作，几年来，在材料制备、设备研制和器件开发上均几年来，在材料制备、设备研制和器件开发上均取得了显著进展。取得了显著进展。 77.1 概述n在中小尺寸平板显示领域中，在中小尺寸平板显示领域中，LCD的垄断地位的垄断地位正受到新的显示技术正受到新的显示技术OLED（有机电致发（有机电致发光）显示技术的挑战光）显示技术的挑战n有机电致发光是指在电场驱动下，通过载流子有机电致发光是指在电场驱动下，通过载流子的注入和复合导致发光的现象的注入和复合导致发光的现象n目

5、前目前TFT-LCD 是平板显示中的主流，是平板显示中的主流，PDP 在在大面积方面还可与大面积方面还可与LCD一争一争n下一代的平板显示有可能就是下一代的平板显示有可能就是OLED ，更可能，更可能是是TFT-OLEDn目前目前OLED还存在有一些缺陷，只有解决了目还存在有一些缺陷，只有解决了目前前OLED和和TFT-OLED存在的一些缺陷才有可存在的一些缺陷才有可能成为现实。能成为现实。8研究历史 早期早期：（二十世纪：（二十世纪五十年代至八十年代中期）五十年代至八十年代中期）高电压、高电压、 低亮度、低效率（蒽单晶低亮度、低效率（蒽单晶1963）；）； 中期：中期： （19871990）

6、开创性工作。）开创性工作。 美国美国Eastman Kodak公司的邓青云和公司的邓青云和VanSlyke 有机有机EL器件雏形形成。器件雏形形成。近期近期： （1990）研究热点。研究热点。 英国剑桥大学的英国剑桥大学的Burroughs等人成功的用聚苯等人成功的用聚苯撑乙烯（撑乙烯（PPV）的预聚体制成薄膜，制成了单）的预聚体制成薄膜，制成了单层结构的聚合物电致发光器件（蓝绿光层结构的聚合物电致发光器件（蓝绿光 ）。）。1997-OLED开始走出实验室开始走出实验室9n1987年，年，C.W.Tang等人制得了第一个有实用意义等人制得了第一个有实用意义的有机电致发光器件（的有机电致发光器件

7、（OLED）n 1990年剑桥的年剑桥的Friend 等报导了低电压驱动的等报导了低电压驱动的 PLEDn 1992年年Heeger等发明了柔性高分子显示器件等发明了柔性高分子显示器件n 1997年年Forrest等发现磷光电致发光现象等发现磷光电致发光现象n1997年，日本年，日本Pioneer推出了世界第一个商品化的推出了世界第一个商品化的有机平板显示产品有机平板显示产品(车载音响车载音响)n1998年，年，Cambridge Display Technology公司展示公司展示了第一个了第一个PLED单色显示屏单色显示屏n2000年摩托罗拉推出第一款年摩托罗拉推出第一款OLED手机手机P

8、8767n2005年，我国第一条年，我国第一条OLED大规模生产线在江苏大规模生产线在江苏昆山开始兴建昆山开始兴建有机电致发光研究历史有机电致发光研究历史10有机电致发光技术特点：有机电致发光技术特点： (1)(1)是全固化器件，而是全固化器件，而CRTCRT、PDPPDP、FEDFED均是真空器件，均是真空器件，LCDLCD也非全固态器件；也非全固态器件；(2)(2)自发光，直流低电压驱动（自发光，直流低电压驱动（10V10V以下）；以下）；(3)(3)发光效率高，功耗低；发光效率高，功耗低；(4)(4)发光颜色丰富，易实现彩色显示；发光颜色丰富，易实现彩色显示；(5)(5)工艺简单，成本低

9、；工艺简单，成本低；(6)(6)温度特性优异，发光性能不受温度影响；温度特性优异，发光性能不受温度影响；(7)(7)可实现软屏显示。可实现软屏显示。11LED与OLED的比较12与与LCDLCD相比，相比，OLEDOLED的优势：的优势： (1)(1)不存在视角问题；不存在视角问题；(2)(2)厚度仅为厚度仅为LCDLCD的的1/31/3；(3)(3)大批量生产时成本可与大批量生产时成本可与LCDLCD相媲美；相媲美；(4)OLED(4)OLED显示屏能够在低温下显示，而显示屏能够在低温下显示，而TFTTFTLCDLCD液晶屏的响应速度随温度发生变化，在低温下，液晶屏的响应速度随温度发生变化，

10、在低温下，其响应速度变慢。其响应速度变慢。(5)OLED(5)OLED显示屏的响应时间和视角特性均超过了显示屏的响应时间和视角特性均超过了TFTTFTLCDLCD液晶屏，响应时间大约是几微秒到几液晶屏，响应时间大约是几微秒到几十微秒，十微秒，OLEDOLED显示屏的快速响应特性保证了其显示屏的快速响应特性保证了其在显示运动图像的质量要好于常规的在显示运动图像的质量要好于常规的TFTTFTLCDLCD液晶屏。液晶屏。1314nSeiko-Epson(Seiko-Epson(精工爱普生精工爱普生) )的一份图表显示，当与的一份图表显示，当与LCDLCD和和PDPPDP进行比较时，除使用寿命外，进行

11、比较时，除使用寿命外，OLEDOLED的其它性能参数都处于领先地位。如果研发人员的其它性能参数都处于领先地位。如果研发人员能够攻克最后这道难关，那么能够攻克最后这道难关，那么OLEDOLED将成为适用将成为适用于便携式产品和大屏幕电视的最佳显示器。于便携式产品和大屏幕电视的最佳显示器。 15“佛山造佛山造” OLED平板显示器平板显示器n2009年年5月月20日，顺德区举行日，顺德区举行“彩虹彩虹(佛山佛山)平板平板显示有限公司显示有限公司OLED项目开工奠基仪式项目开工奠基仪式”，该，该项目是由彩虹集团旗下的彩虹项目是由彩虹集团旗下的彩虹(佛山佛山)平板显示有平板显示有限公司投资建设，预计投

12、资限公司投资建设，预计投资5.08亿元人民币，建亿元人民币，建设工期设工期16个月，建成后将形成年产个月，建成后将形成年产1200万片的万片的生产规模。生产规模。n2010年年12月，投资达月，投资达94.6亿元的彩虹二期亿元的彩虹二期OLED项目在佛山市顺德区奠基，这是国内首条项目在佛山市顺德区奠基，这是国内首条4.5代代AMOLED生产线，国外也只有三星拥有一条这生产线，国外也只有三星拥有一条这样的生产线。基本与国际样的生产线。基本与国际OLED同步发展，建同步发展，建成后可年产成后可年产 AMOLED显示屏显示屏4000多万片。多万片。 16 OLED国内企业概况n彩虹（佛山）平板显示有

13、限公司：彩虹（佛山）平板显示有限公司：2009-2010年，建一条被动式年，建一条被动式PMOLED生产线；生产线；AMOLEDn创维与华南理工大学合资成立广州新视界光电创维与华南理工大学合资成立广州新视界光电n四川长虹，已建立四川长虹，已建立PMOLED显示屏及模组生产线，显示屏及模组生产线，n北京维信诺北京维信诺: 5.5代代OLED生产线生产线n2011年，信利在汕尾增加两条年，信利在汕尾增加两条2.5代代OLED生产线，年产手机屏生产线，年产手机屏2000万万片。片。n2014年信利惠州年信利惠州4.5代项目书：代项目书：建设60KTFT+30K4.5代AMOLED生产线1条，形成月加

14、工730mm920mm玻璃基板90K张的生产能力，年加工730920mm2TFT面板72万片，年产4.3寸AMOLED面板2154万片。估算总投资额达63.1亿元人民币nAMOLED生产厂房：地上二层（局部三层）的钢筋混凝土、钢框架结构厂房，占地面积30861m2，建筑面积61722m2。由LTPS制程、OLED镀膜、模组工程等组成。n东莞宏威，主攻东莞宏威，主攻OLED生产设备，开始做生产设备，开始做4.5代线装备代线装备n其他：京东方正在鄂尔多斯上马其他：京东方正在鄂尔多斯上马5.5代代AMOLED生产线；天马在上海利生产线；天马在上海利用用4.5代代LCD生产线改造了一条生产线改造了一条

15、OLED中试线，在厦门还有一条低温多中试线，在厦门还有一条低温多晶硅背板生产线，日后可支持晶硅背板生产线，日后可支持OLED屏幕。屏幕。 17国际市场竞争国际市场竞争n重要厂商：三星，LG，奇美， SONYn目前全球OLED面板供应中，三星占了90%以上的份额，处于绝对垄断地位。柯达破产后，三星趁机收购了柯达拥有的OLED核心专利。nSMD与LGD已经分别公布其8代线AMOLED投资计划。n三星和LG在2012年9月分别推出55和50英寸OLED电视n三星以彩色有机材料蒸镀方式发展OLED显示技术，LG则是以白色有机材料搭配彩色滤光片结构发展白光OLED技术。n当前，三星同时拥有4.5、5.5

16、代OLED面板生产设备，每月可以实现5.7万块730920mm 4.5代面板，以及2.4万块13001500mm 5.5代面板，在2013年有可能达到每月生产43万块OLED面板。在现阶段没有其他厂商拥有这种量产能力。n4.5代(玻璃基板面积730mm 920mm) ，不过三星是以4.5代线玻璃基板对切后(即玻璃基板尺寸变成730mm 460mm)进行OLED的制程 n5.5代线(1,320mm 1,500mm) 18n在不在不考虑考虑良良品品率的情率的情況況下，下，4.5代代AMOLED生产生产线线可以切出可以切出手机手机用用3吋吋面板面板150片左右，片左右，10.1吋吋Netbook或或

17、Tablet用面板用面板則則是可以切出是可以切出4片。片。 1920n日本索尼日本索尼(Sony)、Panasonic、JDI(Japan Display Inc)及日本官民基金产业革新机构及日本官民基金产业革新机构(INCJ) 合资成立合资成立OLED显显示示面板公司面板公司JOLED ,初期可能锁定初期可能锁定10寸以上寸以上AMOLED面面板进行研发板进行研发 .n2012年时中国投资成立首家年时中国投资成立首家AMOLED企业企业-上海和辉光上海和辉光电；该公司主要系致力于开发智能型手机、穿戴式装置电；该公司主要系致力于开发智能型手机、穿戴式装置及车用显示器专用及车用显示器专用AMOL

18、ED面板。面板。2014年第四季年第四季4.5代代线线AMOLED面板量产面板量产 ，主要生产，主要生产5寸、寸、5.5寸及寸及6寸产品，寸产品，面板解析度最高达面板解析度最高达HD(1,080p)，月产能达七十万片。，月产能达七十万片。n友达将友达将3.5代低温多晶硅生产线用于代低温多晶硅生产线用于AMOLED面板的生面板的生产。产。n奇美电子也将部分奇美电子也将部分4.5代线产能转型投入生产触控面板，代线产能转型投入生产触控面板，并开始供应元太电子纸显示器用的并开始供应元太电子纸显示器用的TFT背板。背板。 217.2 OLED工作原理工作原理22发光原理发光原理 载流子注入载流子注入 载

19、流子迁移载流子迁移 载流子复合载流子复合 激子的迁移激子的迁移 电致发光电致发光u是从外部注入电子和空穴，因外加电场所衍生的电位差，是从外部注入电子和空穴，因外加电场所衍生的电位差，而促使这些电子和空穴，因外加电场所衍生的电位差，而而促使这些电子和空穴，因外加电场所衍生的电位差，而促使这些电子和空穴在薄膜层移动，相遇及产生再结合现促使这些电子和空穴在薄膜层移动，相遇及产生再结合现象象，此一再结合所放出的能量将激发发光中心，以使其，此一再结合所放出的能量将激发发光中心，以使其处处于包能量且非稳定的激发状态，当能量以光的形式释放出，于包能量且非稳定的激发状态，当能量以光的形式释放出，将其回到低能量

20、稳定的基态，而产生所谓的注入型电激发将其回到低能量稳定的基态，而产生所谓的注入型电激发光。光。23 物理机制物理机制 激发态分子不稳定，它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。激发态分子不稳定，它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。分子吸光与发光示意图分子吸光与发光示意图24n当器件加正向偏压时当器件加正向偏压时, ,电子和空电子和空穴分别从阴极和阳极注入到有机穴分别从阴极和阳极注入到有机材料中材料中, ,外场的作用使它们迁移外场的作用使它们迁移至发光层至发光层n电子和空穴在发光层相遇后电子和空穴在发光层相遇后, ,由由于库仑作用形成暂态激子于库仑作用形成暂态激子, ,处于处于不稳定态不稳定态.

21、 .其中大部分发生复合其中大部分发生复合, ,电子落入空穴电子落入空穴, ,释放出能量释放出能量n发光材料原子的最外层电子吸收发光材料原子的最外层电子吸收这些能量后将处于激发态这些能量后将处于激发态, ,当激当激发态的电子跃迁回基态时辐射出发态的电子跃迁回基态时辐射出光子光子, ,释放出光能释放出光能n这种释放出来的能量当中，因发这种释放出来的能量当中，因发光材料的选择与电子自旋的特性，光材料的选择与电子自旋的特性，只有只有25%25%的能量可以当做的能量可以当做OLEDOLED的发光，其余的发光，其余75%75%以磷光或热的以磷光或热的形式回到基态。形式回到基态。电子空穴25电子注入层(El

22、ectron Injection Layer)电子传输层(Electron Transport Layer)有机发光层(Emitting Light Layer )(Hole Transport Layer)(Hole Injection Layer)267.3 有机发光器件的结构有机发光器件的结构 n已制备出的已制备出的OLEDs有多种形式，从器件的构成上讲可有多种形式，从器件的构成上讲可分为以下分为以下4种结构。种结构。n1 单层结构单层结构n在单层有机材料两侧加阴阳极。有机层可以是有机发光在单层有机材料两侧加阴阳极。有机层可以是有机发光小分子，也可为发光聚合物或掺杂的发光小分子，此层小分

23、子，也可为发光聚合物或掺杂的发光小分子，此层为发光层为发光层ELL，阴极一般用低逸出功的金属或合金（如，阴极一般用低逸出功的金属或合金（如Ca、Al、MgAg合金）制成，阳极多为合金）制成，阳极多为ITO。阴极阳极ELLGlass27OLED基本结构基本结构2829n2 双层结构双层结构n由两层不同功能的有机材料共同构成由两层不同功能的有机材料共同构成OLEDs，根据材料的作用不同，可分为两种类型，根据材料的作用不同，可分为两种类型，n一种是由有机电子传输材料既做电子传输层一种是由有机电子传输材料既做电子传输层ETL又做发光层又做发光层ELL，与有机空穴传输材料做，与有机空穴传输材料做成的空穴

24、传输层成的空穴传输层HTL一起构成一起构成OLEDs；n另一种是另一种是HTL、ELL公用一层有机材料，公用一层有机材料，ETL单独为一层有机材料。单独为一层有机材料。GlassGlass阴极ETL、ELLHTL阳极阳极阴极ETLHTL、ELL30结构尺寸示例结构尺寸示例glassAnode (ITO)HTL (NPD, 50nm)EML (Alq3, 35nm)Cathode (Al, 100nm)3132n3 三层结构三层结构n由由空穴输运层空穴输运层HTL / /发光层发光层ELL / /电子输运层电子输运层ETL3层有层有机材料构成。机材料构成。n各层有机材料各施其职，各层有机材料各施

25、其职，HTL负责调节空穴的注入速负责调节空穴的注入速度和注入量，度和注入量，ETL负责调节负责调节电子的注入速度和注入量，电子的注入速度和注入量，n注入的电子和空穴在注入的电子和空穴在ELL中中因库仑相互作用，相互束缚因库仑相互作用，相互束缚形成激子，激子退激辐射出形成激子，激子退激辐射出光子。光子。n这种结构便于调整这种结构便于调整OLEDs的的电光特性，是常采用的结构。电光特性，是常采用的结构。33阴极电極电子傳導层 (ETL)发光层(EML)空穴傳導层 (HTL)空穴注入层 (HIL)ITO阳极电极玻璃基板光V阴极电极电子传输层 (ETL)发光层(EML)空穴传输层 (HTL)空穴注入层

26、 (HIL)ITO玻璃基板光VV 为为使电子及空穴使电子及空穴跃迁时跃迁时所跨越所跨越的能级障碍最的能级障碍最小小，实际工艺时考虑实际工艺时考虑界面界面间间之之能级能级匹配而匹配而进行进行多层多层结构的蒸镀结构的蒸镀。 各功能层各功能层可包括可包括阳阳极、空穴注入层、空穴极、空穴注入层、空穴传输层、有传输层、有机机发光层、发光层、电子传输层、电子注入电子传输层、电子注入层及阴极层及阴极，在在设计设计上用上用多少层材料，多少层材料，或另外增或另外增加其他功能层，须视加其他功能层，须视各各层材料能层材料能极极分布分布状况状况而而定。定。34nPMOLED单纯地以阴极、阳极构成矩阵状，以扫描方式点单

27、纯地以阴极、阳极构成矩阵状，以扫描方式点亮阵列中的像素亮阵列中的像素,每个像素都是操作在短脉冲模式下每个像素都是操作在短脉冲模式下,为瞬为瞬间高亮度发光。间高亮度发光。n优点是结构简单，可以有效降低制造成本，然而驱动电压优点是结构简单，可以有效降低制造成本，然而驱动电压高，不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上。高，不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上。 7.4 主动矩阵主动矩阵OLED (AM-OLED)35nAMOLED则是采用独立的则是采用独立的TFT去控制每个像素去控制每个像素,每个像素每个像素皆可以连续且独立的驱动发光，可以使用低温多晶硅或者皆可以连续且独立的驱动发光，可以使用低温多晶硅或

28、者氧化物氧化物TFT驱动，驱动，n优点是驱动电压低，发光元件寿命长。不过高成本以及制优点是驱动电压低，发光元件寿命长。不过高成本以及制作工艺更为复杂。作工艺更为复杂。3637AMLCDandAMOLED3839 无源驱动无源驱动 显示基板上的显示区域仅仅是发光象素（电极，显示基板上的显示区域仅仅是发光象素（电极，各功能层），所有的驱动和控制功能由集成各功能层），所有的驱动和控制功能由集成IC完成完成（IC 可以置于在基板外或者基板上非显示区域）。可以置于在基板外或者基板上非显示区域）。 静态驱动静态驱动：各有机电致发光像素各有机电致发光像素的相同电极（比如，阴极）是连的相同电极（比如，阴极）是

29、连在一起引出的，各像素的另一电在一起引出的，各像素的另一电极（比如，阳极）是分立引出的；极（比如，阳极）是分立引出的；分立电极上施加的电压决定对应分立电极上施加的电压决定对应像素是否发光。在一幅图象的显像素是否发光。在一幅图象的显示周期中，像素发光与否的状态示周期中，像素发光与否的状态是不变的。是不变的。 阴极阴极分立阳极分立阳极有机发光显示器件驱动技术有机发光显示器件驱动技术40动态驱动动态驱动:显示屏上象素的两个电极显示屏上象素的两个电极做成了矩阵型结构，即水平一组显做成了矩阵型结构，即水平一组显示像素的同一性质的电极是共用的，示像素的同一性质的电极是共用的，纵向一组显示像素的相同性质的另

30、纵向一组显示像素的相同性质的另一电极是共用的。如果象素可分为一电极是共用的。如果象素可分为N N行和行和M M列，就可有列，就可有N N个行电极和个行电极和M M个个列电极，我们分别把它们称为行电列电极，我们分别把它们称为行电极和列电极。极和列电极。为了点亮整屏象素，将采取逐行点为了点亮整屏象素，将采取逐行点亮或者逐列点亮、点亮整屏象素时亮或者逐列点亮、点亮整屏象素时间小于人眼视觉暂留极限间小于人眼视觉暂留极限20ms20ms的方的方法，该方法对应的驱动方式就叫做法，该方法对应的驱动方式就叫做动态驱动法。动态驱动法。41 有源驱动有源驱动：在显示基板上的显示区域内，在显示基板上的显示区域内，每

31、个像每个像素至少配备素至少配备两个薄膜晶体管两个薄膜晶体管和一个电荷存储电容，用于和一个电荷存储电容，用于保证保证 扫描寻址时，扫描一场的周期内，每个像素的发光扫描寻址时，扫描一场的周期内，每个像素的发光与否的状态不变。与否的状态不变。 提高了发光亮度、减少了电极引线的功耗、提高了提高了发光亮度、减少了电极引线的功耗、提高了均匀性和寿命，使大面积高分辨率显示成为可能。均匀性和寿命，使大面积高分辨率显示成为可能。（a）传统电压写入式有源驱动电路）传统电压写入式有源驱动电路(2TFT)（b）电流模式程序化像素驱动电路）电流模式程序化像素驱动电路(4TFT)42OLED用非晶硅TFT43a-Si T

32、FT的性能n溅射氧化钽作为绝缘层的ZnO-TFT的性能44TFT-OLED简单的单元结构45AMOLED的简单工艺流程基板清洗PSi形成SiO2绝缘层形成TEOS绝缘层形成M1金属图形形成接触孔/沟道形成M2金属图形形成SiNx形成VIA形成ITO形成Pillar形成空穴层蒸镀有机发光层蒸镀电子层蒸镀阴极层蒸镀封装46PSi：将A-Si利用CVD工艺沉淀在基板玻璃上，再对a-Si进行掺杂，结晶后形成PSi; 为了形成需要的形状，还需使用Photo Mask对PSi进行曝光、显影、刻蚀等工艺。TEOS:利用CVD工艺形成的一种绝缘层，并使P-Si与Gate形成绝缘栅M1（金属）：（金属）：在TE

33、OS绝缘层上溅射一层金属，用作栅极、与PSi形成电容等，所需图形要使用Photo Mask对金属进行曝光、显影、刻蚀等工艺。SiO2：用CVD工艺沉淀SiO2，起绝缘作用；沉淀完的SiO2在经过光刻后形成 源、漏极、电容的接触孔，需要与M1接触的地方也没有SiO2；并通过接触孔对PSi进行离子注入，形成沟道3 3、各层简单说明、各层简单说明47M2（金属）：（金属）：利用溅射工艺溅射另一种金属，并对其进行光刻处理，形成所需要的图形，使TFT与电容形成欧姆接触。SiNx:利用CVD工艺形成的一种绝缘层。VIA：将像素中ITO与M2有接触的地方的SiNx去掉，也需要进行光刻等工艺ITO：先要溅镀I

34、TO形成ITO层，再对ITO进行光刻等处理，形成需要的图形，主要是像素部分，另外还有一些外围PAD等Pillar：在制备了图形的基板上涂上一层较厚的光刻胶，对其进行光刻处理后形成柱子，且不能在像素内，主要作用是在OLED蒸镀过程中保护制备好的图形不被蒸镀Mask损坏48A. Photo mask PSi图形 M1（金属）图形（Gate、电容、PAD等） 接触孔图形（离子注入、沟道等） M2（金属）图形（Source、Drain、PAD等） VIA图形（需要去掉SiNx的地方） ITO图形（主要是像素） Pillar图形B.蒸镀蒸镀 Mask Open Mask(空穴层、有机发光层、电子层） M

35、etal Mask(阴极） Shadow Mask（只有多色或全彩是才用） TFE Oxide Mask（薄膜封装） TFE Monomer Mask（薄膜封装）所用到的所用到的MASKMASK49nOTFT:有机薄膜晶体管有机薄膜晶体管OTFT-OLED是目前研究热点，可是目前研究热点，可制作柔性显示屏制作柔性显示屏5051527.5 材料的实现 阳极材料阳极材料：材料本身必需是具高功函数与可透光性，：材料本身必需是具高功函数与可透光性，所以具有所以具有4.5eV-5.3eV4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的的高功函数、性质稳定且透光的ITOITO透明导电膜，便被广泛应用于阳

36、极。透明导电膜，便被广泛应用于阳极。 阴极阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子与部分，为了增加元件的发光效率，电子与空穴空穴的的注入通常需要低功函数的注入通常需要低功函数的AgAg、AlAl、CaCa、InIn、LiLi与与MgMg等金等金属，或低功函数的复合金属来制作阴极（例如：属，或低功函数的复合金属来制作阴极（例如：Mg-AgMg-Ag镁银）。镁银）。 空穴传输材料：空穴传输材料：芳香多胺类氮原子，具有很强的给电子芳香多胺类氮原子，具有很强的给电子能力，电子不间断给出，表现出空穴迁移特性。能力，电子不间断给出，表现出空穴迁移特性。电子传输材料：电子传输材料：具有大的共轭平面的芳香族化合

37、物，能具有大的共轭平面的芳香族化合物，能有效地传递电子，有较好的接受电子的能力。有效地传递电子，有较好的接受电子的能力。发光材料发光材料53已经商品化的小分子已经商品化的小分子OLED材料：材料：Hole Injection Materials（HIM）CuPc(Kodak),MTDATA(Pioneer),PAN(Uniax)Hole transporting Materials（HTL）TPD（Sanyo)，NPB(Kodak,三菱化学）Emitting Materials（ETM）Alq3、Beq2、DMQA、C545T（Kodak）DCJTB（Kodak），），PtOEP（UDC） D

38、PVBi（出光兴产（出光兴产), 6PP(Covin), 蒽系列蒽系列（Kodak） 54有机小分子有机小分子/ /聚合物分子聚合物分子是由C、H、O、N、S等分子通过共价键按一定顺序结合而形成的。有一类有机金属螯合物既是很好的发光层，又兼备了电子传输的功能，如：Alq3。有机小分子有机小分子分子量固定，分子结构较为简单。 OLED有机高分子（聚合物）有机高分子（聚合物）分子量不固定，分子聚合。 PLEDOELDOELD分为两类，有机小分子电子发光显示（）（）和有机高分子电致发光（）（）55蓝色有机发光材料LiBq4n8-羟基喹啉硼化锂是由B离子与四个8-羟基喹啉鳌合形成阴离子再和Li+离子结

39、合形成的盐型配合物,分子式为C36H24N4O4BLi.其化学结构式如图所示:n在激发态波长为350nm的紫外光的照射下发出强烈的蓝色荧光,峰值波长为452nm. n在10-5Torr真空状态下升华温度约为380420.LiBq4的吸收峰值波长为280nm,吸收截止波长是410nm,它作发光层的OLED的电致发光峰值波长为475nm，是较为理想的蓝光材料.56n器件器件ITO/PVK:TPD/LiBq4/Alq3/AlITO/PVK:TPD/LiBq4/Alq3/Al的的电流电流电压特性曲线电压特性曲线 n具有典型的发光二极管的具有典型的发光二极管的IVIV特性，特性，在电压低于在电压低于10

40、V10V时，器件电流几乎为时，器件电流几乎为零；而当电压高于零；而当电压高于10V10V时，器件电流时，器件电流逐渐增大；当电压高于逐渐增大；当电压高于15V15V时，器件时，器件的电流随外加电压升高而迅速增大的电流随外加电压升高而迅速增大. .n该器件的亮度该器件的亮度电压特性与其电压特性与其IVIV特性基本一致，启亮电压约为特性基本一致，启亮电压约为10V10V；当外加电压高于当外加电压高于15V15V时，亮度随电压时，亮度随电压的升高而迅速增大。蓝色有机电致的升高而迅速增大。蓝色有机电致发光器件的启亮电压较低，但所能发光器件的启亮电压较低，但所能承受的最大电压也比较低。承受的最大电压也比

41、较低。蓝色有机发光器件的特征测试蓝色有机发光器件的特征测试57有机电激发光材料必须具有导电性、能放射特定波长以及高发有机电激发光材料必须具有导电性、能放射特定波长以及高发光强度等基本条件，就发光层和载子传递层等薄膜材料的不同，光强度等基本条件，就发光层和载子传递层等薄膜材料的不同，可把它概分为两系统：一是以染料为主的小分子系统，另一则可把它概分为两系统：一是以染料为主的小分子系统，另一则是以共轭导电高分子为主的高分子系统。是以共轭导电高分子为主的高分子系统。587.6 OLED彩色显示彩色显示n全色图像显示需要获得在可见光波长范围连续可全色图像显示需要获得在可见光波长范围连续可调的颜色，目前调

42、的颜色，目前OLEDOLED获得彩色显示的方案有：获得彩色显示的方案有： n n1.RGB1.RGB像素独立发光像素独立发光n分别制备红、绿、蓝三原色的发光中心，然后调分别制备红、绿、蓝三原色的发光中心，然后调节三种颜色不同程度的组合，产生真彩色。红、节三种颜色不同程度的组合，产生真彩色。红、蓝、绿三色独立发光是目前采用最多的发光模式，蓝、绿三色独立发光是目前采用最多的发光模式，技术重点在于提高发光材料光色纯度与效率，小技术重点在于提高发光材料光色纯度与效率，小分子器件所面临最大的瓶颈在于红色材料纯度、分子器件所面临最大的瓶颈在于红色材料纯度、效率与寿命等，而聚合物器件在蓝光材料方面的效率与寿

43、命等，而聚合物器件在蓝光材料方面的效率和寿命都有待提高。效率和寿命都有待提高。59n2.2.彩色滤光膜彩色滤光膜n首先制备发白光的器件，然后通过滤色膜得到三原色，首先制备发白光的器件，然后通过滤色膜得到三原色，重新组合三原色从而实现彩色显示。重新组合三原色从而实现彩色显示。将三种发光层叠在将三种发光层叠在一起，使一起，使红红、绿、蓝混色产生白光，或是互、绿、蓝混色产生白光，或是互补补色产生白色产生白光。光。由于白光在彩色化和照明等方面有很好的应用前景，由于白光在彩色化和照明等方面有很好的应用前景，自光材料和器件的研究取得了较大的进展。由白光实现自光材料和器件的研究取得了较大的进展。由白光实现彩

44、色化的难点在于实现高效率高纯度的白色发光；而最彩色化的难点在于实现高效率高纯度的白色发光；而最大的优点便是可以可直接应用大的优点便是可以可直接应用LCDLCD彩色滤光片，但是在彩色滤光片，但是在透光效率方面相对于红、蓝，绿三色独立发光差。透光效率方面相对于红、蓝，绿三色独立发光差。n3.3.光色转换光色转换n在蓝色在蓝色发光层中加入能量转移的中心，使短波长、能量发光层中加入能量转移的中心，使短波长、能量较较大的蓝光以能量转移方式，转换成其他颜色的光，因大的蓝光以能量转移方式，转换成其他颜色的光，因此在材料的此在材料的选择选择与技术开发上与技术开发上比较比较容易，容易，只须只须先产生一先产生一个

45、发光效率、个发光效率、色纯度色纯度极佳的蓝光。极佳的蓝光。n首先制备发蓝光的器件，然后通过蓝光激发其他层材料首先制备发蓝光的器件，然后通过蓝光激发其他层材料分别得到红光和绿光，从而进一步得到彩色显示。由于分别得到红光和绿光，从而进一步得到彩色显示。由于必须加入显示全彩的色转换层物质，发光效率亦较差。必须加入显示全彩的色转换层物质，发光效率亦较差。60nRGB三色发光材料独立发光*n高纯度与长寿命的红光材料nRGB精确定位n白光为背光加彩色滤光片*n白光的色光纯度n提高光线的利用率n以蓝光为背光再经色转换*n转换色光纯度及转换效率61Pentile排列 OLED显示屏nPentile排列是现在一

46、些采用排列是现在一些采用OLED材质的手机材质的手机RGB子子像素的排列方式。像素的排列方式。n采用采用Pentile 排列，每个显示单元上只有两种材料，而排列，每个显示单元上只有两种材料，而且材料面积较大，降低了工艺难度，成本也会降低。且材料面积较大，降低了工艺难度，成本也会降低。n传统的像素点是由红绿蓝三个子像素组成的，而传统的像素点是由红绿蓝三个子像素组成的，而Pentile的单个像素点一种是红绿，一种是蓝绿。的单个像素点一种是红绿，一种是蓝绿。n传统排列的三基色发光面积相等，而传统排列的三基色发光面积相等，而Pentile的的RGB发发光面积不等，红和蓝的面积是绿的二倍光面积不等，红和

47、蓝的面积是绿的二倍n由于两种颜色不能构成所有颜色，在实际显示图像时，由于两种颜色不能构成所有颜色，在实际显示图像时，Pentile的一个像素点会的一个像素点会“借借”用与其相邻的像素点的另用与其相邻的像素点的另一种颜色来构成三基色。水平方向，每个像素和相邻的一种颜色来构成三基色。水平方向，每个像素和相邻的像素共享自己所不具备的那种颜色的子像素，共同达到像素共享自己所不具备的那种颜色的子像素，共同达到白色显示。白色显示。nPentile是一种通过相邻像素公用子像素的方式，减少子是一种通过相邻像素公用子像素的方式，减少子像素个数，从而达到像素个数，从而达到以低分辨率去模拟高分辨率以低分辨率去模拟高

48、分辨率的效果。的效果。62显示彩色画面时Pentile遇到的问题：对于45度倾斜的黑白分界线的显示，Pentile技术把一些本该熄灭的子像素点亮，来实现颜色的正常显示。但这就使本来平整的边缘变得不再平整，成为了锯齿状。这也是Pentile之所以会出现边缘毛刺的原因。另外例如显示纯黄色时，就需要把屏幕上所有蓝色的像素都关闭。但由于红色像素是间隔排列，导致肉眼可以轻易看出其间夹杂的黑色斑点，它们之间的距离是两倍于像素距离的，导致出现“网纹”。63nPentile 排列是伴随着排列是伴随着OLED显示材质诞生而出现的显示材质诞生而出现的 nOLED的的RGB对应的是红绿蓝发光有机材料。对应的是红绿蓝

49、发光有机材料。 nOLED发光机制中，蓝色发光机制中，蓝色OLED的发光效率要比红色和的发光效率要比红色和绿色低，要达到相同的发光强度必须使用更高的通过电绿色低，要达到相同的发光强度必须使用更高的通过电流，这就意味着蓝色流，这就意味着蓝色OLED的衰减速度更快。的衰减速度更快。n在在PenTile排列中，每两个像素共享一个绿色的子像素。排列中，每两个像素共享一个绿色的子像素。这使得蓝色这使得蓝色OLED的面积可以更大，同时带来更高的面的面积可以更大，同时带来更高的面板开口率。使得达到相当发光强度所需要的电流降低，板开口率。使得达到相当发光强度所需要的电流降低，从而延缓衰减速度使得面板寿命提高。

50、从而延缓衰减速度使得面板寿命提高。Pentile的优缺点的优缺点n优点是同样亮度下视觉亮度更高，以及成本更低。优点是同样亮度下视觉亮度更高，以及成本更低。n缺点：需要显示精细内容的时候，清晰度会大幅下降；缺点：需要显示精细内容的时候，清晰度会大幅下降；会产生锯齿状边缘；只要显示的内容不是白色，就会出会产生锯齿状边缘；只要显示的内容不是白色，就会出现两倍于点距的网格状斑点。现两倍于点距的网格状斑点。nPentile技术的显示屏必须需要拥有足够高的分辨率，才技术的显示屏必须需要拥有足够高的分辨率，才可以弥补由于会产生两倍点距纹理带来的视觉效果下降。可以弥补由于会产生两倍点距纹理带来的视觉效果下降。

51、64nGalaxySIII首次使用HDAMOLEDRGB（非Pentile）屏幕。657.7 有机发光器件的制备工艺n基片的清洗基片的清洗 n阳极的光刻阳极的光刻n有机层的成膜有机层的成膜n阴极的形成阴极的形成n器件的封装器件的封装6667n制备工艺主要涉及薄膜工艺和表面处理技术。制制备工艺主要涉及薄膜工艺和表面处理技术。制备过程中的关键技术包括备过程中的关键技术包括1TO基片的处理、有机基片的处理、有机聚合物功能薄膜的制备和封装技术。聚合物功能薄膜的制备和封装技术。n对对ITO薄膜进行处理是为了改变薄膜进行处理是为了改变ITO的表面状态，的表面状态，使得使得ITO的表面能级与空穴传输层的能级

52、相匹配；的表面能级与空穴传输层的能级相匹配；现在常用的表面处理方法有紫外线一臭氧处理和现在常用的表面处理方法有紫外线一臭氧处理和等离子体处理两种。等离子体处理两种。n有机功能薄膜的制备工艺技术可以分为干法和湿有机功能薄膜的制备工艺技术可以分为干法和湿法两种。在制备聚合物发光二极管时，常常采用法两种。在制备聚合物发光二极管时，常常采用旋转涂覆和喷墨打印技术。旋转涂覆和喷墨打印技术。n封装：在有碱玻璃上蚀刻出凹槽，再在凹槽中放封装：在有碱玻璃上蚀刻出凹槽，再在凹槽中放入干燥片，在封装片周围涂上入干燥片，在封装片周围涂上UV胶对基板与封胶对基板与封装进行封合装进行封合68有机发光显示器件工艺技术有机

53、发光显示器件工艺技术对于无源驱动小分子对于无源驱动小分子OLEDOLED主要有如下关键工艺技术：主要有如下关键工艺技术：ITOITO薄膜处理技术薄膜处理技术阴极隔离柱技术阴极隔离柱技术蒸镀技术蒸镀技术精确对位技术精确对位技术模板技术模板技术封装技术封装技术69OLED关键工艺 氧化铟锡氧化铟锡(ITO)(ITO)基板前处理基板前处理 n(1)ITO(1)ITO表面平整度表面平整度： ITOITO具有高透射率、低电阻率及高功函数具有高透射率、低电阻率及高功函数等优点，利用射频溅镀法所制造的等优点，利用射频溅镀法所制造的ITOITO，易受，易受工艺控制因素不良而导致表面不平整。高温工艺控制因素不良

54、而导致表面不平整。高温锻烧及再结晶的过程亦会产生表面约锻烧及再结晶的过程亦会产生表面约10 -10 -30nm30nm的突起层。这些不平整层的细粒之间所的突起层。这些不平整层的细粒之间所形成的路径会提供空穴直接射向阴极的机会，形成的路径会提供空穴直接射向阴极的机会，也使漏电流增加。也使漏电流增加。 三个解决方法：一是增加空穴注入层及三个解决方法：一是增加空穴注入层及空穴传输层的厚度以降低漏电流，此方法多空穴传输层的厚度以降低漏电流，此方法多用于用于PLEDPLED及空穴层较厚的及空穴层较厚的OLED(200nm)OLED(200nm)。二是。二是将将ITOITO玻璃再处理，使表面光滑。三是使用

55、其玻璃再处理，使表面光滑。三是使用其它镀膜方法使表面平整度更好。它镀膜方法使表面平整度更好。 70n(2)ITO功函数的增加功函数的增加：使用：使用O2-Plasma方式增方式增加加ITO中氧原子的饱和度，以达到增加功函数中氧原子的饱和度，以达到增加功函数之目的。之目的。 n（3）加入辅助电极）加入辅助电极，降低电压梯度，增加发，降低电压梯度，增加发光效率、减少驱动电压。铬，铝，或多层如：光效率、减少驱动电压。铬，铝，或多层如：Cr / Al / Cr或或Mo / Al / Mo ，但工艺复杂。，但工艺复杂。 71ITO ITO 基片处理基片处理OLED对对ITO的要求的要求:表面洁净表面洁净

56、表面平整表面平整功函数较高功函数较高ITO表面处理的方法：表面处理的方法：1.酸碱处理酸碱处理2.紫外线紫外线-臭氧处理臭氧处理3. O2等离子体处理等离子体处理4.离子束处理离子束处理对对ITO的表面特性进行分析的表面特性进行分析:表面电阻表面电阻AFM测试测试ITO的表面形貌的表面形貌XPS分析分析ITO的表面成份的表面成份根据根据F-N公式推算公式推算ITO的能级的能级72ITO ITO 基片处理基片处理ITO For LCDITO For OLED73蒸镀用高精细蒸镀用高精细Mask板板74OLED关键工艺关键工艺-封装封装n吸水材料吸水材料：OLEDOLED的使用寿命易受周围水气与氧

57、气的使用寿命易受周围水气与氧气所影响而降低。水气来源主要分为两种：一是经由外所影响而降低。水气来源主要分为两种：一是经由外在环境渗透进入组件内，另一种是在在环境渗透进入组件内，另一种是在OLEDOLED工艺中被每工艺中被每一层物质所吸收的水气。为了减少水气进入组件或排一层物质所吸收的水气。为了减少水气进入组件或排除由工艺中所吸附的水气，最常使用吸水材料除由工艺中所吸附的水气，最常使用吸水材料(Desiccant)(Desiccant)，它可以利用化学吸附或物理吸附的方式，它可以利用化学吸附或物理吸附的方式捕捉自由移动的水分子，以达到去除组件内水气的目捕捉自由移动的水分子，以达到去除组件内水气的

58、目的。的。 n工艺及设备开发工艺及设备开发：为了将吸水材料置于盖板及顺：为了将吸水材料置于盖板及顺利将盖板与基板黏合，需在真空环境或将腔体充入不利将盖板与基板黏合，需在真空环境或将腔体充入不活泼气体下进行，例如氮气。值得注意的是，如何让活泼气体下进行，例如氮气。值得注意的是，如何让盖板与基板这两部分工艺衔接更有效率、减少封装工盖板与基板这两部分工艺衔接更有效率、减少封装工艺成本以及减少封装时间以达最佳量产速率，已成为艺成本以及减少封装时间以达最佳量产速率，已成为封装工艺及设备技术发展的封装工艺及设备技术发展的3 3大主要目标。大主要目标。 75OLED 灰度显示方案：灰度显示方案：从原理上讲，

59、有多种方法，可归为三类：从原理上讲，有多种方法，可归为三类：1.1.幅值调制法幅值调制法2.2.时间调制法时间调制法3.3.空间调制法空间调制法761.1.幅值调制法：幅值调制法：OLEDOLED是一种电流驱动器件是一种电流驱动器件 B B（亮度）（亮度） J J（电流密度）（电流密度）发光面积为常数时发光面积为常数时 B B I I（电流）（电流）通过调制电流幅值通过调制电流幅值实现灰度显示的方法实现灰度显示的方法幅值调制法。幅值调制法。 772.2.时间调制法：时间调制法：根据象素发光时间长根据象素发光时间长短不同，导致平均亮短不同，导致平均亮度有差异的原理实现度有差异的原理实现灰度显示的

60、方法。灰度显示的方法。通常有：通常有： 场频调制法场频调制法 脉宽调制法脉宽调制法时间和亮度成线性关系时间和亮度成线性关系78场频调制法场频调制法在扫描驱动方法中，确定最小的场频周在扫描驱动方法中，确定最小的场频周期，根据数据不同，发光点被点亮的场期，根据数据不同，发光点被点亮的场数不同，从而有不同的亮度，进而实现数不同，从而有不同的亮度，进而实现灰度显示。灰度显示。 79脉宽调制法脉宽调制法无源扫描驱动，无源扫描驱动，一帧的扫描周期（一帧的扫描周期（T T）一帧扫一帧扫 N N 行，行，每行的点亮时间为每行的点亮时间为T/NT/N如果在一行点亮的时间内，控制列驱动器使其电流输出脉宽如果在一行