OLED (Organic Light Emitting diode) este o nouă generație de tehnologie de afișare cu ecran plat, care urmează TFT-LCD (afișaj cu cristale lichide cu tranzistor cu film subțire). Are avantajele unei structuri simple, nu este nevoie de o lumină de fundal pentru auto-luminiscență, contrast ridicat, grosime subțire, unghi larg de vizualizare, viteză de răspuns rapidă, poate fi utilizat pentru panouri flexibile și o gamă largă de temperaturi de funcționare. În 1987, Dr. CW Tang și alții de la Kodak Corporation din Statele Unite au stabilit componente OLED și materiale de bază [1]. În 1996, Pioneer din Japonia a devenit prima companie care produce în masă această tehnologie și a asortat panoul OLED cu afișajul audio al mașinii pe care l-a produs. În ultimii ani, datorită perspectivelor sale promițătoare, au apărut echipe de cercetare și dezvoltare din Japonia, Statele Unite, Europa, Taiwan și Coreea de Sud, ceea ce a dus la maturitatea materialelor organice care emit lumină, dezvoltarea viguroasă a producătorilor de echipamente și dezvoltarea continuă evoluția tehnologiei proceselor.
Cu toate acestea, tehnologia OLED este legată de industriile actuale cu semiconductori maturi, LCD, CD-R sau chiar LED-uri în ceea ce privește principiile și procesele, dar are know-how-ul său unic; prin urmare, există încă multe blocaje în producția în masă de OLED. . Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. a început să dezvolte tehnologii legate de OLED în 1997 și a produs cu succes panouri OLED în 2000. A devenit a doua companie de panouri OLED din lume, după Tohoku Pioneer în Japonia; iar în 2002, a continuat să producă panouri OLED. Panourile monocolore și color ale zonei pentru transporturile de export sunt prezentate în Figura 1, iar randamentul și producția au fost crescute, făcându-l cel mai mare furnizor de panouri OLED din lume în ceea ce privește producția.
În procesul OLED, grosimea stratului de film organic va afecta foarte mult caracteristicile dispozitivului. În general, eroarea de grosime a filmului trebuie să fie mai mică de 5 nanometri, ceea ce este o veritabilă nanotehnologie. De exemplu, dimensiunea substratului de a treia generație a afișajelor cu ecran plat TFT-LCD este în general definită ca 550mm x 650mm. Pe un substrat de această dimensiune, este dificil de controlat o grosime a filmului atât de precisă. Procesul substratului de suprafață și aplicarea panoului de suprafață mare. În prezent, aplicațiile OLED sunt în principal panouri mici de afișare monocromă și color, cum ar fi ecranele principale ale telefonului mobil, ecranele secundare ale telefonului mobil, afișajele consolei de jocuri, ecranele audio ale mașinilor și afișajul personal al Asistentului digital (PDA). Deoarece procesul de producție în masă a OLED full-color nu s-a maturizat încă, produsele OLED de dimensiuni reduse de dimensiuni reduse vor fi lansate succesiv după a doua jumătate a anului 2002. Deoarece OLED este un afișaj auto-luminos, performanța sa vizuală este extrem de excelent în comparație cu afișajele LCD color de același nivel. Are ocazia să taie direct în produse de înaltă calitate, de dimensiuni mici, color, cum ar fi camerele digitale și playerele VCD (sau DVD) de dimensiuni palmă. În ceea ce privește panourile mari (13 inci sau mai mult), deși există o echipă de cercetare și dezvoltare care prezintă mostre, tehnologia de producție în serie este încă de dezvoltat.
OLED-urile sunt în general împărțite în molecule mici (denumite de obicei OLED) și macromolecule (denumite de obicei PLED) datorită diferitelor materiale care emit lumină. Licențele tehnologice sunt Eastman Kodak (Kodak) în Statele Unite și CDT (Cambridge Display Technology) în Regatul Unit. Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. este una dintre puținele companii care dezvoltă simultan OLED și PLED. În acest articol, vom introduce în principal OLED-uri cu molecule mici. În primul rând, vom introduce principiul OLED, apoi vom introduce procesele cheie aferente și, în cele din urmă, vom introduce direcția actuală de dezvoltare a tehnologiei OLED.
1. Principiul OLED
Componentele OLED sunt compuse din materiale organice de tip n, materiale organice de tip p, metal catodic și metal anodic. Electronii (găurile) sunt injectați din catod (anod), sunt conduși către stratul emitent de lumină (în general material de tip n) prin materialul organic de tip n (tip p) și emit lumină prin recombinare. În general vorbind, ITO este pulverizat pe un substrat de sticlă realizat dintr-un dispozitiv OLED ca anod și apoi un material organic de tip p și n și un catod metalic cu funcție redusă de lucru sunt depuse secvențial prin evaporare termică în vid. Deoarece materialele organice interacționează ușor cu vaporii de apă sau oxigenul, se generează pete întunecate și componentele nu strălucesc. Prin urmare, după finalizarea acoperirii cu vid a acestui dispozitiv, procesul de ambalare trebuie efectuat într-un mediu fără umiditate și oxigen.
Între metalul catodic și anodul ITO, structura dispozitivului utilizată pe scară largă poate fi împărțită în general în 5 straturi. Așa cum se arată în Figura 2, din partea apropiată de ITO, acestea sunt: stratul de injecție a găurilor, stratul de transport al găurilor, stratul emitent de lumină, stratul de transport al electronilor și stratul de injecție a electronilor. În ceea ce privește istoria evoluției dispozitivelor OLED, dispozitivul OLED publicat pentru prima dată de Kodak în 1987 este compus din două straturi de materiale organice, un strat de transport al găurilor și un strat de transport al electronilor. Stratul de transport al găurilor este un material organic de tip p, care se caracterizează printr-o mobilitate mai mare a găurilor, iar cea mai înaltă moleculă orbitală ocupată (HOMO) este mai aproape de ITO, permițând transferarea găurilor din bariera energetică a ITO injectată în stratul organic este redus.
În ceea ce privește stratul de transport al electronilor, acesta este un material organic de tip n, care se caracterizează printr-o mobilitate ridicată a electronilor. Când electronii se deplasează de la stratul de transport de electroni la interfața găurii și stratul de transport de electroni, cel mai mic orbital molecular neocupat al stratului de transport de electroni. Cel mai mic orbital neocupat (LUMO) este mult mai mare decât LUMO al stratului de transport . Este greu pentru electroni să treacă această barieră energetică pentru a intra în stratul de transport al găurilor și sunt blocați de această interfață. În acest moment, găurile sunt transferate din stratul de transport al găurilor în vecinătatea interfeței și se recombină cu electroni pentru a genera excitoni (Exciton), iar Exciton eliberează energie sub formă de emisie de lumină și non-lumină. În ceea ce privește un sistem general de materiale de fluorescență, doar 25% din perechile electron-gaură sunt recombinate sub formă de emisie de lumină pe baza calculului selectivității (regula de selecție), iar restul de 75% din energie este rezultatul degajare de căldură. Forma disipată. În ultimii ani, materialele cu fosforescență (fosforescență) sunt dezvoltate activ pentru a deveni o nouă generație de materiale OLED [2], astfel de materiale pot rupe limita selectivității pentru a crește eficiența cuantică internă la aproape 100%.
În dispozitivul cu două straturi, materialul organic de tip n - stratul de transport al electronilor - este utilizat și ca strat emițător de lumină, iar lungimea de undă emițătoare de lumină este determinată de diferența de energie dintre HOMO și LUMO. Cu toate acestea, un strat bun de transport al electronilor - adică un material cu mobilitate ridicată a electronilor - nu este neapărat un material cu o bună eficiență a emisiilor de lumină. Prin urmare, practica generală actuală este de a dopa (dopat) pigmenți organici cu fluorescență ridicată pentru transportul electronilor. Partea stratului apropiată de stratul de transport al găurilor, cunoscută și sub numele de strat emițător de lumină [3], are un raport de volum de aproximativ 1% până la 3%. Dezvoltarea tehnologiei doping este o tehnologie cheie utilizată pentru a spori rata de absorbție cuantică a fluorescenței materiilor prime. În general, materialul selectat este un colorant cu o rată mare de absorbție cuantică a fluorescenței (Colorant). Deoarece dezvoltarea coloranților organici a provenit de la laserele colorante în anii 1970-1980, sistemul material este complet, iar lungimea de undă de emisie poate acoperi întreaga regiune de lumină vizibilă. Banda de energie a colorantului organic dopat în dispozitivul OLED este slabă, în general mai mică decât banda de energie a gazdei (Gazdei), pentru a facilita transferul de energie exciton de la gazdă la dopant (Dopant). Cu toate acestea, deoarece dopantul are o bandă mică de energie și acționează ca o capcană în termeni electrici, dacă stratul de dopant este prea gros, tensiunea de antrenare va crește; dar dacă este prea subțire, energia va fi transferată de la gazdă la dopant. Raportul se va înrăutăți, astfel încât grosimea acestui strat trebuie optimizată.
Materialul metalic al catodului folosește în mod tradițional un material metalic (sau aliaj) cu funcție redusă de lucru, cum ar fi aliajul de magneziu, pentru a facilita injecția de electroni din catod în stratul de transport al electronilor. În plus, o practică obișnuită este introducerea unui strat de injecție de electroni. Este compus dintr-o halogenură sau oxid de metal cu funcție de lucru foarte subțire, cum ar fi LiF sau Li2O, care poate reduce foarte mult bariera energetică dintre catod și stratul de transport al electronilor [4] și poate reduce tensiunea de antrenare.
Deoarece valoarea HOMO a materialului stratului de transport al găurilor este încă diferită de cea a ITO, în plus, după o perioadă lungă de funcționare, anodul ITO poate elibera oxigen și poate deteriora stratul organic pentru a produce pete întunecate. Prin urmare, un strat de injecție a orificiului este introdus între ITO și stratul de transport al orificiilor, iar valoarea sa HOMO este doar între ITO și stratul de transport al orificiilor, care este propice injecției orificiilor în dispozitivul OLED, iar caracteristicile filmului pot fi blocați ITO. Oxigenul intră în elementul OLED pentru a prelungi durata de viață a elementului.
2. Metoda unității OLED
Metoda de conducere a OLED este împărțită în conducere activă (conducere activă) și conducere pasivă (conducere pasivă).
1) Unitate pasivă (PM OLED)
Este împărțit în circuit de acționare static și circuit de acționare dinamic.
⑴ Metoda de acționare statică: pe un dispozitiv de afișare cu lumină organică cu acționare statică, în general catodii fiecărui pixel organic de electroluminiscență sunt conectați împreună și trasați împreună, iar anodii fiecărui pixel sunt trasați separat. Aceasta este metoda comună de conectare a catodului. Dacă doriți ca un pixel să emită lumină, atâta timp cât diferența dintre tensiunea sursei de curent constant și tensiunea catodului este mai mare decât valoarea luminoasă a pixelilor, pixelul va emite lumină sub unitatea sursei de curent constant. Dacă un pixel nu emite lumină, conectați anodul la o tensiune negativă, acesta poate fi blocat invers. Cu toate acestea, efectele încrucișate pot apărea atunci când imaginea se schimbă foarte mult. Pentru a evita acest lucru, trebuie să adoptăm forma comunicării. Circuitul static de acționare este, în general, utilizat pentru a acționa afișajul segmentului.
Mode Modul de acționare dinamică: pe dispozitivele de afișare cu lumină organică cu acționare dinamică, oamenii transformă cei doi electrozi ai pixelului într-o structură matricială, adică electrozii de aceeași natură ai grupului orizontal de pixeli de afișare sunt partajați, iar verticalul grupul de pixeli afișați este același. Celălalt electrod al naturii este împărțit. Dacă pixelul poate fi împărțit în N rânduri și M coloane, pot exista N electrozi rând și M electrozi coloană. Rândurile și respectiv coloanele corespund celor doi electrozi ai pixelului emitent de lumină. Și anume catodul și anodul. În procesul real de conducere a circuitului, pentru a aprinde pixelii rând cu rând sau pentru a aprinde pixelii coloană cu coloană, se adoptă de obicei metoda de scanare rând cu rând, iar electrozii coloanei sunt electrozii de date din scanarea rândului. Metoda de implementare este: aplicarea ciclică a impulsurilor pe fiecare rând de electrozi și, în același timp, toți electrozii coloanei dau impulsuri curente de conducere ale pixelilor rândului, astfel încât să se realizeze afișarea tuturor pixelilor unui rând. Dacă rândul nu mai este în același rând sau în aceeași coloană, tensiunea inversă este aplicată pixelilor pentru a preveni „efectul încrucișat”. Această scanare se realizează rând cu rând, iar timpul necesar pentru scanarea tuturor rândurilor se numește perioada cadru.
Timpul de selecție al fiecărui rând dintr-un cadru este egal. Presupunând că numărul de linii de scanare dintr-un cadru este N și timpul pentru scanarea unui cadru este 1, atunci timpul de selecție ocupat de o linie este 1 / N din timpul unui cadru. Această valoare se numește coeficientul ciclului de funcționare. Sub același curent, o creștere a numărului de linii de scanare va reduce ciclul de funcționare, ceea ce va determina o scădere eficientă a injecției de curent pe pixelul organic de electroluminiscență într-un singur cadru, ceea ce va reduce calitatea afișajului. Prin urmare, odată cu creșterea pixelilor de afișare, pentru a asigura calitatea afișajului, este necesar să creșteți în mod corespunzător curentul de acționare sau să adoptați un mecanism cu ecran cu dublu ecran pentru a crește coeficientul ciclului de funcționare.
În plus față de efectul încrucișat datorat formării comune a electrozilor, mecanismul purtătorilor de sarcină pozitivă și negativă recombinați pentru a forma emisii de lumină în ecranele organice de afișare electroluminescente face ca oricare doi pixeli care emit lumină, atâta timp cât orice fel de film funcțional care compune structura este conectată direct împreună Da, poate exista diafragmă între cei doi pixeli care emit lumină, adică un pixel emite lumină, iar celălalt pixel poate emite și lumină slabă. Acest fenomen este cauzat în principal de uniformitatea slabă a grosimii filmului funcțional organic și de izolația laterală slabă a filmului. Din perspectiva conducerii, pentru a atenua această diafragmă nefavorabilă, adoptarea metodei de întrerupere inversă este, de asemenea, o metodă eficientă într-o singură linie.
Afișaj cu control al scalei de gri: Scara de gri a monitorului se referă la nivelul de luminozitate al imaginilor alb-negru de la alb la negru. Cu cât nivelurile de gri sunt mai mari, cu atât imaginea de la negru la alb este mai bogată și detaliile sunt mai clare. Scara de gri este un indicator foarte important pentru afișarea și colorarea imaginilor. În general, ecranele utilizate pentru afișarea în nuanțe de gri sunt în mare parte afișaje cu matrice de puncte, iar conducerea lor este în cea mai mare parte dinamică. Mai multe metode de realizare a controlului pe tonuri de gri sunt: metoda de control, modulația spațială a tonurilor de gri și modularea timpului pe tonuri de gri.
2) Unitate activă (AM OLED)
Fiecare pixel al unității active este echipat cu un tranzistor cu film subțire Poly-Si Thin Film (LTP-Si TFT) cu funcție de comutare și fiecare pixel este echipat cu un condensator de stocare a încărcării, iar circuitul de conducere periferic și matricea de afișare sunt integrate în întregul sistem Pe același substrat de sticlă. Structura TFT este aceeași ca și LCD și nu poate fi utilizată pentru OLED. Acest lucru se datorează faptului că LCD-ul folosește unitatea de tensiune, în timp ce OLED se bazează pe unitatea de curent, iar luminozitatea sa este proporțională cu cantitatea de curent. Prin urmare, pe lângă TFT-ul de selectare a adresei care efectuează comutarea PORNIT / OPRIT, necesită și o rezistență la pornire relativ scăzută care să permită trecerea unui curent suficient. TFT de conducere redus și mic.
Conducerea activă este o metodă de conducere statică cu efect de memorie și poate fi condusă la o sarcină de 100%. Această conducere nu este limitată de numărul de electrozi de scanare și fiecare pixel poate fi ajustat selectiv independent.
Unitatea activă nu are probleme legate de ciclul de funcționare, iar unitatea nu este limitată de numărul de electrozi de scanare și este ușor să obțineți luminozitate ridicată și rezoluție ridicată.
Conducerea activă poate regla și conduce independent luminozitatea pixelilor roșii și albaștri, ceea ce este mai favorabil realizării colorizării OLED.
Circuitul de conducere al matricei active este ascuns pe ecranul de afișare, ceea ce face mai ușoară realizarea integrării și miniaturizării. În plus, deoarece problema conexiunii dintre circuitul de unitate periferic și ecran este rezolvată, acest lucru îmbunătățește randamentul și fiabilitatea într-o anumită măsură.
3) Comparație între activ și pasiv
activ pasiv
Emisie instantanee de lumină de înaltă densitate (acționare dinamică / selectivă) Emisie continuă de lumină (acționare în regim stabil)
Cip IC suplimentar în afara designului circuitului de unitate TFT al panoului / IC încorporat al unității cu film subțire
Scanare liniară pas cu pas Linie ștergerea datelor în trepte
Control ușor de gradare. Pixelii de imagine organici EL sunt formați pe substratul TFT.
Unitate cu cost redus / tensiune înaltă Unitate cu tensiune redusă / consum redus de energie / cost ridicat
Schimbări ușoare de proiectare, timp scurt de livrare (fabricație simplă), durată lungă de viață a componentelor care emit lumină (proces de fabricație complex)
Unitate matricială simplă + OLED LTPS TFT + OLED
2. Avantajele și dezavantajele OLED
1) Avantajele OLED
(1) Grosimea poate fi mai mică de 1 mm, adică doar 1/3 din ecranul LCD, iar greutatea este mai ușoară;
(2) Corpul solid nu are material lichid, deci are o rezistență mai bună la șoc și nu se teme de cădere;
(3) Aproape nu există nicio problemă cu unghiul de vizualizare, chiar și atunci când este vizualizat la un unghi de vizualizare mare, imaginea nu este încă distorsionată;
(4) Timpul de răspuns este o miime din cel al ecranului LCD și nu va exista absolut niciun fenomen de frotiu la afișarea imaginilor video;
(5) Caracteristici bune de temperatură scăzută, se poate afișa în mod normal la minus 40 de grade, dar LCD nu o poate face;
(6) Procesul de fabricație este simplu și costul este mai mic;
(7) Eficiența luminoasă este mai mare, iar consumul de energie este mai mic decât cel al ecranului LCD;
(8) Poate fi fabricat pe suporturi din diferite materiale și poate fi transformat în afișaje flexibile care pot fi îndoite.
2.) Dezavantaje ale OLED
(1) Durata de viață este de obicei de numai 5000 de ore, ceea ce este mai mic decât durata de viață a LCD-ului de cel puțin 10,000 de ore;
(2) Producția în masă a ecranelor de dimensiuni mari nu poate fi realizată, deci este în prezent adecvată numai pentru produsele digitale portabile;
(3) Există o problemă de puritate a culorii insuficientă și nu este ușor să afișați culori strălucitoare și bogate.
3. Procese cheie legate de OLED
Pretratarea substratului sub formă de oxid de staniu de indiu (ITO)
(1) planeitatea suprafeței ITO
ITO a fost utilizat pe scară largă la fabricarea panourilor de afișare comerciale. Are avantajele transmitanței ridicate, a rezistivității reduse și a funcției ridicate de lucru. În general vorbind, ITO fabricat prin metoda de pulverizare RF este susceptibil de factori slabi de control al procesului, rezultând la suprafață neuniformă, care la rândul său produce materiale ascuțite sau proeminențe la suprafață. În plus, procesul de calcinare la temperatură înaltă și recristalizare va produce, de asemenea, un strat proeminent cu o suprafață de aproximativ 10 ~ 30 nm. Căile formate între particulele fine ale acestor straturi inegale vor oferi oportunități ca găurile să tragă direct către catod, iar aceste căi complicate vor crește curentul de scurgere. În general, există trei metode pentru a rezolva efectul acestui strat de suprafață: una este creșterea grosimii stratului de injecție a găurii și a stratului de transport al găurii pentru a reduce curentul de scurgere. Această metodă este utilizată mai ales pentru PLED-uri și OLED-uri cu un strat de gaură groasă (~ 200nm). Al doilea este să reprocesăm geamul ITO pentru a face suprafața netedă. A treia este folosirea altor metode de acoperire pentru a face suprafața mai netedă (așa cum se arată în Figura 3).
(2) Creșterea funcției de lucru ITO
Când găurile sunt injectate în HIL de la ITO, o diferență de energie potențială prea mare va produce bariera Schottky, ceea ce face dificilă injectarea găurilor. Prin urmare, modul de a reduce diferența de energie potențială a interfeței ITO / HIL devine punctul central al pretratării ITO. În general, folosim metoda O2-Plasma pentru a crește saturația atomilor de oxigen din ITO pentru a atinge scopul creșterii funcției de lucru. Funcția de lucru a ITO după tratamentul cu plasmă O2 poate fi crescută de la 4.8eV original la 5.2eV, care este foarte aproape de funcția de lucru a HIL.
① Adăugați electrod auxiliar
Deoarece OLED este un dispozitiv de acționare curent, atunci când circuitul extern este prea lung sau prea subțire, va fi cauzată o scădere gravă de tensiune în circuitul extern, ceea ce va determina scăderea de tensiune a dispozitivului OLED, rezultând o scădere a intensitatea luminoasă a panoului. Deoarece rezistența ITO este prea mare (10 ohmi / pătrat), este ușor să provocați consumuri de energie externe inutile. Adăugarea unui electrod auxiliar pentru a reduce gradientul de tensiune devine o modalitate rapidă de a crește eficiența luminoasă și de a reduce tensiunea de acționare. Metalul crom (Cr: crom) este cel mai frecvent utilizat material pentru electrozi auxiliari. Are avantajele unei bune stabilități față de factorii de mediu și o mai mare selectivitate la soluțiile de gravare. Cu toate acestea, valoarea rezistenței sale este de 2 ohmi / pătrat atunci când filmul este de 100 nm, ceea ce este încă prea mare în unele aplicații. Prin urmare, metalul din aluminiu (Al: aluminiu) (0.2 ohm / pătrat) are o rezistență mai mică la aceeași grosime. ) Devine o altă alegere mai bună pentru electrozii auxiliari. Cu toate acestea, activitatea ridicată a aluminiului metalic îl face, de asemenea, o problemă de fiabilitate; prin urmare, s-au propus metale auxiliare cu mai multe straturi, cum ar fi: Cr / Al / Cr sau Mo / Al / Mo. Cu toate acestea, astfel de procese cresc complexitatea și costurile, astfel încât alegerea materialului auxiliar al electrodului a devenit unul dintre punctele cheie în procesul OLED.
② Procesul catodic
Într-un panou OLED de înaltă rezoluție, catodul fin este separat de catod. Metoda generală utilizată este abordarea structurii ciupercilor, care este similară cu tehnologia de dezvoltare a fotorezistenței negative a tehnologiei de tipărire. În procesul de dezvoltare a fotorezistentului negativ, multe variații ale procesului vor afecta calitatea și randamentul catodului. De exemplu, rezistența la volum, constanta dielectrică, rezoluție ridicată, Tg mare, pierderea dimensiunii critice scăzute (CD) și interfața de adeziune adecvată cu ITO sau alte straturi organice.
③ Pachet
(1) Material absorbant de apă
În general, ciclul de viață al unui OLED este ușor afectat de vaporii de apă și oxigen din jur și este redus. Există două surse principale de umiditate: una este pătrunderea în dispozitiv prin mediul extern, iar cealaltă este umiditatea absorbită de fiecare strat de material în procesul OLED. Pentru a reduce intrarea vaporilor de apă în component sau pentru a elimina vaporii de apă absorbiți de proces, substanța cea mai frecvent utilizată este Desicantul. Desicantul poate utiliza adsorbția chimică sau adsorbția fizică pentru a capta molecule de apă în mișcare liberă pentru a atinge scopul eliminării vaporilor de apă din componentă.
(2) Dezvoltarea proceselor și a echipamentelor
Procesul de ambalare este prezentat în Figura 4. Pentru a plasa Desicantul pe placa de acoperire și a lipi ușor placa de acoperire de substrat, acesta trebuie efectuat într-un mediu vidat sau cavitatea este umplută cu un gaz inert, cum ar fi ca azot. Este demn de remarcat faptul că modul de eficientizare a procesului de conectare a plăcii de acoperire și a suportului, reducerea costului procesului de ambalare și reducerea timpului de ambalare pentru a obține cea mai bună rată de producție în masă, a devenit cele trei obiective principale ale dezvoltarea procesului de ambalare și a tehnologiei echipamentelor.
alt produs nostru:
