【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 機(jī)床上下游】OLED其實(shí)就是有機(jī)發(fā)光二極管,在手機(jī)OLED上屬于新型產(chǎn)品,被稱譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”。OLED顯示技術(shù)與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同,無(wú)需背光燈,采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板(或柔性有機(jī)基板),當(dāng)有電流通過(guò)時(shí),這些有機(jī)材料就會(huì)發(fā)光。而且OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄,可視角度更大,并且能夠顯著的節(jié)省耗電量。
OLED的優(yōu)勢(shì)非常多,具有主動(dòng)發(fā)光、高對(duì)比度、超輕薄、耐低溫、響應(yīng)速度快、功耗低、視角廣、抗震能力強(qiáng)等特點(diǎn),而且它更適合柔性顯示和3D顯示。具有以上優(yōu)勢(shì)的OLED顯示器, 不存在從側(cè)面看不清楚的問(wèn)題;也不會(huì)有LCD影像殘留及畫(huà)面跳動(dòng)的情況;不但便宜,而且省電;相對(duì)于LCD,顏色更鮮艷,對(duì)比更鮮明,而厚度小于2mm的 全彩面板更是只能用OLED才能做到。
知道OLED為何會(huì)有如此受歡迎呢,那還要從它的工作原理說(shuō)起。OLED是如何發(fā)光的?OLED的典型結(jié)構(gòu)如圖所示,用ITO(氧化銦錫)導(dǎo) 電薄膜做陽(yáng)極,金屬做陰極,中間沉淀一層有機(jī)發(fā)光材料作為發(fā)光層。為了形象的理解,我們可以把它看成一塊三明治,下面的一塊面包是金屬材料,上面的一塊面 包是有機(jī)透明材料ITO導(dǎo)電膜,把中間的電子傳輸層和空穴傳輸層分別看成雞蛋和香腸,有機(jī)發(fā)光層是中間的一層面包。
當(dāng)OLED接通電源后,金屬陰極產(chǎn)生電子,ITO陽(yáng)極產(chǎn)生空穴,在電場(chǎng)力的做用下,電子穿過(guò)電子傳輸層,空穴穿過(guò)空穴傳輸層,來(lái)到有機(jī)發(fā)光層相會(huì),電子和空穴分別帶正電和負(fù)電,它們相互吸引,在吸引力(庫(kù)侖力)的作用下被束縛在一起,陰陽(yáng)結(jié)合,形成了激子。激子激發(fā)發(fā)光分子,使得發(fā)光分子的能量 提高,處于激發(fā)狀態(tài),而處于激發(fā)狀態(tài)的分子是不穩(wěn)定的,它想回到穩(wěn)定狀態(tài),在極短的時(shí)間內(nèi),它放出能量回到穩(wěn)定狀態(tài),而放出的能量就以光的形式發(fā)出,由于 ITO陽(yáng)極段是透明的,我們就可以看到它發(fā)出的光了。電視機(jī)屏幕給我們帶來(lái)視覺(jué)盛宴,絕不僅僅只有一個(gè)顏色,而顏色的不同是由有機(jī)發(fā)光層的不同材料所引起的。
OLED有如此優(yōu)異的性能,它又是被如何制造出來(lái)的呢?制備性能良好的有機(jī)發(fā)光器件需要使用許多復(fù)雜的設(shè)備,也要有清潔的環(huán)境,如果有可能,應(yīng)盡量在超凈實(shí)驗(yàn)室或廠房中進(jìn)行。首先準(zhǔn)備好導(dǎo)電和透光性能良好的導(dǎo)電玻璃,通常用的ITO玻璃,并對(duì)ITO玻璃進(jìn)行 光刻,得到高性能的ITO玻璃基片;其次必須對(duì)ITO基片進(jìn)行嚴(yán)格清洗。然后蒸發(fā)沉積有機(jī)薄膜和陰極;后對(duì)取出的器件做封裝測(cè)試。其中,蒸發(fā)沉積有機(jī)薄 膜是關(guān)鍵技術(shù)。蒸發(fā)沉積有機(jī)薄膜的方法有真空熱蒸鍍法,有機(jī)氣相沉淀法,旋涂法和噴墨打印法。
真空熱蒸鍍是小分子OLED的標(biāo)準(zhǔn)淀積工藝。直到現(xiàn)在,壽命長(zhǎng)的OLED都是由真空熱蒸鍍工藝制成的。正是由于這個(gè)原因,今天的小分子 OLED決定了OLED顯示器的商業(yè)化前景。ITO玻璃基片在被清洗干凈后,需要放置在真空腔內(nèi)的樣品托上,對(duì)準(zhǔn)束源,此時(shí),ITO玻璃片相當(dāng)于靶子,在 束源中蒸發(fā)出來(lái)的有機(jī)分子就是子彈,這里,子彈不能打在靶子中央,而是要均勻地打在靶子上。這個(gè)方法有點(diǎn)像把一塊玻璃放到盛有熱水的杯子的杯口處,漸漸會(huì)看到玻璃上有一層白霧,不過(guò)這里所需要的條件要苛刻得多。
在沉積薄膜之前要先獲理真空,真空度通常必須高于10-3Pa,如果低于該真空度,真空腔內(nèi)有一定的空氣濃度,會(huì)有一些氣體分子,當(dāng)有機(jī)分子射出后,部分有機(jī)分子會(huì)碰撞到氣體分子,如同兩個(gè)小球相碰,有機(jī)分子會(huì)被彈開(kāi),改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)路徑,從而無(wú)法擊中ITO玻璃基片。使有機(jī)分子沉積到基底上的 速率不均勻,易形成不規(guī)則排列,導(dǎo)致缺陷或針孔。與此同時(shí)還造成其他麻煩:浪費(fèi)材料,散射出去的有機(jī)分子導(dǎo)致腔體污染,薄膜會(huì)有空氣分子雜質(zhì)等。如果需要 更高性能的OLED,就需要超高真空的有機(jī)分子束沉積(OMBD)系統(tǒng),在這種系統(tǒng)中,真空度達(dá)到10-6Pa或10-7Pa數(shù)量級(jí)。但是蒸發(fā)熱蒸鍍由于受真空腔體尺寸的限制,不能制備大面積的OLED屏幕。
有機(jī)氣相淀積可用來(lái)淀積高質(zhì)量的有機(jī)薄膜。該方法比蒸發(fā)熱蒸鍍發(fā)多了一個(gè)噴嘴。在有機(jī)氣相淀積法中,有機(jī)小分子材料置于一個(gè)外部單獨(dú)的、熱可控 的容器中,惰性氣體攜帶蒸發(fā)的有機(jī)分子從一個(gè)噴口噴出,噴向噴口下方的ITO玻璃基片,有機(jī)分子遇到溫度較低的基片后附著其上,漸漸形成薄膜,由于附著在基片上的分子數(shù)量由氣體流速、蒸發(fā)溫度和壓強(qiáng)決定,所以通過(guò)精確控制這三個(gè)參數(shù),可以較好地控制薄膜的厚度。
與真空熱蒸鍍相比,有機(jī)氣相淀積可以提供更好的薄膜厚度控制和更大面積下的均勻性。除了提高了器件的性能,材料的可能利用率大于50%,從而減少了原材料的消耗,縮短停產(chǎn)期,提升產(chǎn)量,這些都是有機(jī)氣相淀積對(duì)于傳統(tǒng)真空熱蒸鍍的重要優(yōu)勢(shì)。由于旋涂法和噴墨打印法大多被用于制造單色顯示器,且旋 涂法很難做出較大OLED屏幕。
(原標(biāo)題:全面解析OLED成像原理及工藝制造)
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