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制作OLED的新型材料

导读: 有机发光二极管(OLED)是一种自身发光的固体材料。以OLED制作的显示器除具有结构坚固、质量轻、厚度薄等优点外,还有LCD和PDP所不具备的柔软和耐低温等特性,因而有不少厂商在研制OLED产品。例如,日本三洋公司研究OLED产品的性能已接近薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)器件的水平。索尼公司已开

  有机发光二极管(OLED)是一种自身发光的固体材料。以OLED制作的显示器除具有结构坚固、质量轻、厚度薄等优点外,还有LCD和PDP所不具备的柔软和耐低温等特性,因而有不少厂商在研制OLED产品。例如,日本三洋公司研究OLED产品的性能已接近薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)器件的水平。索尼公司已开发出对角线尺寸为25~33cm
     
  OLED显示板,分辨率达到800×600像素,亮度为300cd/m2,并且具有宽视角、高对比度及快速响应的性能。先锋公司和夏普公司已计划联合生产OLED产品。美国Eastman Hodak公司也开发出对角线分别为14和6cm,视角为160°和80O°的OLED显示板,分辨率达到VAG级。
                           
     
  OLED技术与产品的发展在很大程度上取决于制作材料的性能,新材料的开发是研制高性能OLED的基础。最近开发出引人注目的新型多聚物系统和透明导电膜。
     
   1 新型多聚物材料                  
      
  用于OLED的多聚物材料为发光多聚物(LEP)。对于OLED用LEP材料的主要技术要求:在低电压下具有较高亮度和光效,较长的使用寿命以及稳定的电压-时间特性。这样能够使OLED以低电压驱动,降低成本和功耗。                   
      
  近年来,英国剑桥显示技术(CDT)公司研制出一种满足这种技术要求的CDT黄001的OLED材料,其色座标为(0.45,0.54)。涂有CDT黄001材料的OLED工艺流程为:①在玻璃基底上制作半透明氧化铟锡(ITO)阳极;②清洗基底,以氧等离子体处理基底,确保空穴转移层的湿化;③在基底上沉积含水空穴转移层,该层的最佳厚度为50nm;④对空穴转移层进行干燥;⑤以旋涂法在完成上述各步的基底上涂CDT黄001材料;⑥通过真空负载固定,将基底移入可移动套箱⑦蒸镀法制作钙阴极,制作环境压强为8×10-7Pa;③在以上基础上蒸铝,以减少阴极电阻,保护钙层;⑨以环氧树脂将完成前述各步的器件密封。                   
     
  CDT公司对其所制作的OLED进行了测量。图1是作为驱动电压函数的OLED电流密度(实线)与亮度(虚线)特性曲线,表1是该公司OLED产品的驱动电压与亮度值。图2是该产品作为偏压函数的光效。从图2可看出,在2.2~4.5V范围内,光效变化相对平缓;而在较高电压下,光效衰减较为显著。图3是CDT公司OLED的寿命特性曲线,它是在80℃温度下,以恒定电流驱动OLED得到的结果。器件的初始亮度为100cd/m2;在驱动电压为2.05V数小时后,亮度衰减为85cd/m2,亮度降为初始值一半约需900h,反映出该产品在高温下保持良好寿命与电压稳定性,是较为理想的有源矩阵OLED材料,这种OLED发黄色光。
       
  2 氧化铝锌(AZO)透明导电薄膜                       
       
   OLED的基本结构为夹层式,即在两电极间注入一层或多层有机材料膜层。OLED上有一层透明导电薄膜电极层。在许多平板显示器件中,通常以氧化铟锡(ITO)作为透明薄膜。因为ITO薄膜具有高导电率和可见光透射性,并有足够的空穴注入高逸出功。但是ITO薄膜与易弯曲的多聚物基底匹配不如与玻璃的匹配。若以玻璃为基底制作OLED就会使其失去易弯曲及重量轻的优点,为此新近开发出AZO薄膜。

       
  2.1 AZO薄膜的制作
      
  目前开发的AZO膜制作方法主要有反应蒸镀法与射频(rf)溅射法两种。
                           
      
  反应蒸镀法中,蒸镀室内的氧分压范围为4×10-3~4×10-2Pa,被蒸镀的基底是经过超声波清洗的玻璃或聚合物材料。基底被置于蒸镀源的上方,并在蒸镀前加热到理想的温度。                       
      
   射频溅射法是以烧结的磁靶为溅射源,其成分为含3%Al2O3(质量)的ZnO材料,靶与基底的间距为4cm,溅射使用的介质气体为压强1Pa的氩,溅射功率为100W。

     
  上述两种方法制取AZO薄膜的工艺流程类似于ITO薄膜的制备,在此不再赘述。

      
  2.2 制作具有AZO薄膜的OLED
                           
      
  制取OLED所用发射材料为有机共轭多聚物1.4-苯乙烯(PPV)、多聚物n-乙烯基氮杂苟(PVK)和三聚(8羟基喹啉)铝(Alq3),制作具有AZO膜和PPV材料的OLED的程序为:①对制有AZO膜的玻璃或塑料基底进行刻蚀;③清洗刻蚀过的基底;③在清洗过基底的AZO层上以旋涂法涂敷PPV材料;④在lx10-3Pa的真空条件下,以250℃温度对完成上述步骤的OLED加热3h,进行老炼。                     
        以PVK及Alq3材料制备具有AZO薄膜的OLED主要工艺步骤:①在l×10-3Pa的真空条件下,以热蒸镀法制备Alq3粉;②将Alq3粉压制成块;③以旋涂法在制有AZO膜的基底上涂敷PVK层;④溅射Alq3层;⑤在l×10-3Pa下蒸铝。
      
  2.3具有AZO薄膜的OLED性能
                           
       
  对具有Al/Alq3/PVK/AZO结构的两种OLED进行了性能测量。为了便于比较,还测量了Al/Aq2/PVK/ITO结构的OLED的性能。在上述被测OLED中,有机材料层的厚度范围为80~120nm,铝层厚度约为200nm。                   
         
       

  从测量结果可知,具有AZO薄膜的OLED性能与具有ITO薄膜的类似,故AZO薄膜能替代ITO薄膜,从而制出可卷曲的平板显示器件OLED。

       
 3.结束语                    
      
  OLED虽然问世不长,但发展速度很快。荷兰飞利浦公司已开发出了使用寿命在2000h以上的红橙光OLED和光效为16lm/W的绿光OLED。OLED技术的进步又反过来促进了人们对它的深入研究与开发,促使更多更好的OLED制作材料问世。这样,更高性能OLED乃至OLED屏可卷曲电视的问世并实现商品化生产也是可以预期的。(小汤)

 

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