OLED (organická světelná dioda) je novou generací technologie plochého displeje po TFT-LCD (tenkovrstvý tranzistorový displej z tekutých krystalů). Má výhody jednoduché struktury, bez nutnosti podsvícení pro vlastní luminiscenci, vysokého kontrastu, tenké tloušťky, širokého pozorovacího úhlu, rychlé rychlosti odezvy, lze použít pro flexibilní panely a široký rozsah provozních teplot. V roce 1987 založil Dr. CW Tang a další ze společnosti Kodak Corporation ve Spojených státech komponenty OLED a základní materiály [1]. V roce 1996 se japonská společnost Pioneer stala první společností, která tuto technologii sériově vyráběla, a přizpůsobila OLED panel automobilovému displeji, který vyrobila. V posledních letech se díky svým slibným vyhlídkám objevily týmy výzkumu a vývoje v Japonsku, USA, Evropě, na Tchaj-wanu a Jižní Koreji, což vedlo ke zralosti organických materiálů vyzařujících světlo, k dynamickému rozvoji výrobců zařízení a nepřetržitému evoluce procesní technologie.
Technologie OLED však co do principů a procesů souvisí se současným vyspělým průmyslem polovodičů, LCD, CD-R nebo dokonce LED, ale má své jedinečné know-how; v hromadné výrobě OLED je proto stále mnoho překážek. . Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. začal vyvíjet technologie související s OLED v roce 1997 a úspěšně sériově vyráběné OLED panely v roce 2000. Po Tohoku Pioneer v Japonsku se stala druhou sériově vyráběnou OLED panelovou společností na světě; a v roce 2002 pokračovala ve výrobě OLED panelů. Jednobarevné a plošné barevné panely pro exportní zásilky jsou uvedeny na obrázku 1 a výtěžnost a výkon se zvýšily, což z něj činí největšího dodavatele panelů OLED na světě.
V procesu OLED bude tloušťka vrstvy organické fólie výrazně ovlivňovat vlastnosti zařízení. Obecně lze říci, že chyba tloušťky filmu musí být menší než 5 nanometrů, což je skutečná nanotechnologie. Například velikost substrátu třetí generace plochých panelů TFT-LCD je obecně definována jako 550 mm x 650 mm. Na substrátu této velikosti je obtížné kontrolovat tak přesnou tloušťku filmu. Proces plošného substrátu a aplikace velkoplošného panelu. V současné době jsou OLED aplikacemi převážně malé jednobarevné a plošné barevné panely, jako jsou hlavní obrazovky mobilních telefonů, sekundární obrazovky mobilních telefonů, displeje herních konzolí, obrazovky automobilového audia a osobní PDA (Personal Assistant) displej. Vzhledem k tomu, že proces hromadné výroby plnoformátových OLED ještě nedozrál, očekává se, že malé barevné plnoformátové produkty OLED budou uvedeny na trh postupně po druhé polovině roku 2002. Vzhledem k tomu, že OLED je samostatně svítící displej, jeho vizuální výkon je extrémně vynikající ve srovnání s plnobarevnými LCD displeji stejné úrovně. Má možnost přímo stříhat do plnofarebných malých špičkových produktů, jako jsou digitální fotoaparáty a přehrávače VCD (nebo DVD) velikosti dlaně. Pokud jde o velké panely (13 palců nebo více), ačkoli existuje tým výzkumu a vývoje, který ukazuje vzorky, technologie hromadné výroby je stále ještě vyvíjena.
OLED jsou obecně rozděleny na malé molekuly (obvykle nazývané OLED) a makromolekuly (obvykle nazývané PLED) kvůli různým materiálům emitujícím světlo. Technologické licence jsou Eastman Kodak (Kodak) ve Spojených státech a CDT (Cambridge Display Technology) ve Spojeném království. Taiwan Rebao Technology Co., Ltd. je jednou z mála společností, které současně vyvíjejí OLED a PLED. V tomto článku představíme hlavně OLED s malými molekulami. Nejprve představíme princip OLED, poté představíme související klíčové procesy a nakonec představíme aktuální směr vývoje technologie OLED.
1. Princip OLED
Součásti OLED se skládají z organických materiálů typu n, organických materiálů typu p, katodového kovu a anodového kovu. Elektrony (otvory) jsou vstřikovány z katody (anody), jsou vedeny do vrstvy emitující světlo (obecně materiál typu n) organickým materiálem typu n (typ p) a světlo vyzařují rekombinací. Obecně lze říci, že ITO je naprašováno na skleněný substrát vyrobený ze zařízení OLED jako anoda a poté jsou postupně vakuovým tepelným odpařováním nanášeny organický materiál typu p a n a kovová katoda s nízkou pracovní funkcí. Protože organické materiály snadno interagují s vodní párou nebo kyslíkem, vytvářejí se tmavá místa a komponenty nesvítí. Proto po dokončení vakuového potahování tohoto zařízení musí být proces balení prováděn v prostředí bez vlhkosti a kyslíku.
Mezi katodovým kovem a anodou ITO lze široce používanou strukturu zařízení obecně rozdělit do 5 vrstev. Jak je znázorněno na obrázku 2, ze strany blízko ITO jsou to: vrstva vstřikování děr, vrstva transportu děr, vrstva emitující světlo, vrstva přenosu elektronů a vrstva vstřikování elektronů. Pokud jde o historii vývoje zařízení OLED, zařízení OLED poprvé publikované společností Kodak v roce 1987 se skládá ze dvou vrstev organických materiálů, vrstvy transportu otvorů a vrstvy přenosu elektronů. Transportní vrstva otvorů je organický materiál typu p, který se vyznačuje vyšší mobilitou děr a jeho nejvyšší obsazená orbitální molekula (HOMO) je blíže k ITO, což umožňuje přenos otvorů z Energetická bariéra ITO vstřikovaná do organické vrstvy je snížena.
Pokud jde o elektronovou transportní vrstvu, jedná se o organický materiál typu n, který se vyznačuje vysokou pohyblivostí elektronů. Když elektrony cestují z vrstvy transportu elektronů na rozhraní díry a vrstvy přenosu elektronů, nejnižší neobsazený molekulární orbitál vrstvy transportu elektronů Nejnižší neobsazený orbitál molekuly (LUMO) je mnohem vyšší než LUMO vrstvy transportu děr . Pro elektrony je obtížné překročit tuto energetickou bariéru, aby se dostaly do transportní vrstvy díry, a jsou blokovány tímto rozhraním. V tuto chvíli jsou otvory přeneseny z transportní vrstvy díry do blízkosti rozhraní a rekombinovány s elektrony za vzniku excitonů (Exciton) a Exciton uvolňuje energii ve formě světelné emise a neosvětlené emise. Pokud jde o obecný fluorescenční materiálový systém, pouze 25% párů elektron-díra je rekombinováno ve formě emise světla na základě výpočtu selektivity (pravidlo SelecTIon) a zbývajících 75% energie je výsledkem uvolňování tepla. Rozptýlená forma. V posledních letech se aktivně vyvíjejí materiály fosforescence (Phosphorescence), aby se staly novou generací materiálů OLED [2], takové materiály mohou prolomit hranici selektivity a zvýšit tak vnitřní kvantovou účinnost téměř na 100%.
Ve dvouvrstvém zařízení se jako vrstva emitující světlo používá také organický materiál typu n-elektronová transportní vrstva a vlnová délka emitující světlo je určena energetickým rozdílem mezi HOMO a LUMO. Dobrá elektronová transportní vrstva - tj. Materiál s vysokou pohyblivostí elektronů - však nemusí být nutně materiálem s dobrou účinností emise světla. Současná obecná praxe proto spočívá v dopování (dopovaných) organických pigmentů s vysokou fluorescencí pro transport elektronů. Část vrstvy v blízkosti transportní vrstvy díry, známá také jako vrstva emitující světlo [3], má objemový poměr přibližně 1% až 3%. Vývoj dopingové technologie je klíčovou technologií používanou ke zvýšení rychlosti fluorescenční kvantové absorpce surovin. Obecně je zvoleným materiálem barvivo s vysokou mírou fluorescenční kvantové absorpce (Dye). Vzhledem k tomu, že vývoj organických barviv pochází z barvivových laserů v 1970. až 1980. letech minulého století, hmotný systém je kompletní a emisní vlnová délka může pokrýt celou oblast viditelného světla. Energetický pás organického barviva dopovaného v zařízení OLED je špatný, obecně menší než energetické pásmo hostitele (hostitele), aby se usnadnil přenos energie excitonu z hostitele do dopantu (dopant). Protože však dopant má malé energetické pásmo a působí jako past z elektrického hlediska, pokud je vrstva dopantu příliš silná, hnací napětí se zvýší; ale pokud je příliš tenký, energie bude přenesena z hostitele do dopantu. Poměr se bude zhoršovat, takže tloušťka této vrstvy musí být optimalizována.
Kovový materiál katody tradičně používá kovový materiál (nebo slitinu) s nízkou pracovní funkcí, jako je slitina hořčíku, aby usnadnil vstřikování elektronů z katody do elektronové transportní vrstvy. Běžnou praxí je navíc zavedení vrstvy pro vstřikování elektronů. Skládá se z velmi tenkého halogenidu nebo oxidu kovu s nízkou pracovní funkcí, jako je LiF nebo Li2O, který může výrazně snížit energetickou bariéru mezi katodou a elektronovou transportní vrstvou [4] a snížit hnací napětí.
Vzhledem k tomu, že hodnota HOMO materiálu vrstvy transportní díry je stále odlišná od hodnoty ITO, navíc po delší době provozu může anoda ITO uvolňovat kyslík a poškodit organickou vrstvu za vzniku tmavých skvrn. Proto je mezi ITO a vrstvu pro transport otvorů vložena vrstva pro vstřikování otvorů a její hodnota HOMO je právě mezi ITO a vrstvou pro transport otvorů, což napomáhá vstřikování otvorů do zařízení OLED, a charakteristiky filmu mohou zablokovat ITO. Kyslík vstupuje do prvku OLED, aby prodloužil životnost prvku.
2. Způsob řízení OLED
Způsob řízení OLED je rozdělen na aktivní řízení (aktivní řízení) a pasivní řízení (pasivní řízení).
1) Pasivní pohon (PM OLED)
Je rozdělen na obvod statického pohonu a obvod dynamického pohonu.
Method Metoda statického řízení: Na staticky poháněném zobrazovacím organickém zařízení emitujícím světlo jsou obecně katody každého organického elektroluminiscenčního pixelu spojeny a taženy dohromady a anody každého pixelu jsou kresleny samostatně. Toto je běžný způsob připojení katody. Pokud chcete, aby pixel vyzařoval světlo, pokud je rozdíl mezi napětím zdroje konstantního proudu a napětím katody větší než světelná hodnota pixelu, pixel bude vyzařovat světlo pod pohonem zdroje konstantního proudu. Pokud pixel nevyzařuje světlo, připojte jeho anodu k zápornému napětí, může být obráceně blokován. Pokud se však obrázek hodně změní, mohou nastat křížové efekty. Abychom tomu zabránili, musíme přijmout formu komunikace. Statický hnací obvod se obecně používá k pohonu segmentového displeje.
⑵ Režim dynamického pohonu: Na dynamicky poháněných zobrazovacích zařízeních s organickým osvětlením vyzařují lidé dvě elektrody pixelu do maticové struktury, to znamená, že jsou sdíleny elektrody stejné povahy jako horizontální skupina zobrazovacích pixelů a svislé skupina zobrazovacích pixelů je stejná. Druhá elektroda přírody je společná. Pokud lze pixel rozdělit na N řádků a M sloupců, mohou existovat N řádkové elektrody a M sloupcové elektrody. Řádky respektive sloupce odpovídají dvěma elektrodám pixelu vyzařujícího světlo. Jmenovitě katoda a anoda. Ve skutečném procesu řízení obvodu, aby se rozsvítily pixely řádek po řádku nebo aby se rozsvítily pixely sloupec po sloupci, se obvykle používá metoda skenování řádek po řádku a sloupcové elektrody jsou datové elektrody v řádkovém skenování. Metoda implementace je: cyklicky aplikovat pulsy na každou řadu elektrod a současně všechny sloupcové elektrody dávají hnací proudové impulsy pixelů řady, aby se realizovalo zobrazení všech pixelů řady. Pokud řádek již není ve stejném řádku nebo ve stejném sloupci, je na pixely aplikováno zpětné napětí, aby se zabránilo „křížovému efektu“. Toto skenování se provádí řádek po řádku a čas potřebný pro skenování všech řádků se nazývá perioda snímků.
Čas výběru každého řádku v rámci je stejný. Za předpokladu, že počet skenovacích řádků v rámci je N a čas pro skenování rámce je 1, pak čas výběru obsazený jedním řádkem je 1/N času rámce. Tato hodnota se nazývá koeficient pracovního cyklu. Při stejném proudu sníží nárůst počtu skenovacích řádků pracovní cyklus, což způsobí efektivní snížení proudu na organickém elektroluminiscenčním pixelu v jednom snímku, což sníží kvalitu zobrazení. Proto je s nárůstem zobrazovacích pixelů, aby byla zajištěna kvalita zobrazení, nutné vhodně zvýšit hnací proud nebo přijmout mechanismus elektrody se dvěma obrazovkami ke zvýšení součinitele pracovního cyklu.
Kromě křížového efektu způsobeného společnou tvorbou elektrod, mechanismus pozitivních a negativních nosičů náboje rekombinovaných za vzniku světelné emise v organických elektroluminiscenčních obrazovkách vytváří jakékoli dva pixely vyzařující světlo, pokud jakýkoli druh funkční fólie skládající jejich struktura je přímo spojena dohromady Ano, mezi dvěma pixely vyzařujícími světlo může docházet k přeslechu, to znamená, že jeden pixel vyzařuje světlo a druhý pixel může také vydávat slabé světlo. Tento jev je způsoben především špatnou rovnoměrností tloušťky organické funkční fólie a špatnou boční izolací fólie. Z hlediska řízení je za účelem zmírnění tohoto nepříznivého přeslechu efektivní metodou v jedné linii také přijetí metody zpětného omezení.
Displej s ovládáním stupnice šedi: Stupnice šedi monitoru se týká úrovně jasu černobílých obrázků od černé po bílou. Čím více úrovní šedi, tím bohatší obraz z černé na bílou a jasnější detaily. Stupně šedi jsou velmi důležitým indikátorem pro zobrazení obrázku a zabarvení. Obrazovky používané pro zobrazení ve stupních šedi jsou většinou jehličkové a jejich řízení je většinou dynamické. Několik metod k dosažení kontroly ve stupních šedi je: kontrolní metoda, prostorová modulace ve stupních šedé a časová modulace ve stupních šedi.
2) Aktivní disk (AM OLED)
Každý pixel aktivního disku je vybaven tenkovrstvým tranzistorem s nízkou teplotou Poly-Si (LTP-Si TFT) s funkcí přepínání a každý pixel je vybaven kondenzátorem pro ukládání náboje a obvod periferního pohonu a pole displeje jsou integrovány v celém systému Na stejném skleněném substrátu. Struktura TFT je stejná jako LCD a nelze ji použít pro OLED. Důvodem je, že LCD používá napěťový pohon, zatímco OLED se spoléhá na aktuální měnič a jeho jas je úměrný množství proudu. Proto kromě TFT pro výběr adresy, který provádí přepínání ON/OFF, vyžaduje také relativně nízký odpor, který umožňuje průchod dostatečného proudu. Nízké a malé jízdní TFT.
Aktivní řízení je statický způsob řízení s paměťovým efektem a lze jej řídit při 100% zatížení. Toto řízení není omezeno počtem skenovacích elektrod a každý pixel lze selektivně nastavit nezávisle.
Aktivní disk nemá problém s pracovním cyklem a disk není omezen počtem skenovacích elektrod a je snadné dosáhnout vysokého jasu a vysokého rozlišení.
Aktivní řízení může nezávisle upravovat a řídit jas červených a modrých pixelů, což je příznivější pro realizaci zabarvení OLED.
Hnací obvod aktivní matice je skrytý na displeji, což usnadňuje dosažení integrace a miniaturizace. Navíc, protože je vyřešen problém s připojením mezi obvodem periferního pohonu a obrazovkou, to do určité míry zlepšuje výnos a spolehlivost.
3) Porovnání aktivního a pasivního
pasivně aktivní
Okamžité vyzařování světla s vysokou hustotou (dynamický pohon/selektivní) Nepřetržité vyzařování světla (pohon v ustáleném stavu)
Dodatečný čip IC mimo design obvodu pohonu TFT panelu/Integrovaný integrovaný obvod tenkovrstvého disku
Skenování po řádcích Postupné mazání dat po řádku
Snadné ovládání gradace. Na substrátu TFT se vytvářejí organické obrazové pixely EL.
Nízké náklady/vysokonapěťový pohon Nízkonapěťový pohon/nízká spotřeba energie/vysoké náklady
Snadné změny designu, krátká dodací lhůta (jednoduchá výroba), dlouhá životnost komponent vyzařujících světlo (složitý výrobní proces)
Jednoduchý maticový disk+OLED LTPS TFT+OLED
2. Výhody a nevýhody OLED
1) Výhody OLED
(1) Tloušťka může být menší než 1 mm, což je pouze 1/3 obrazovky LCD, a hmotnost je nižší;
(2) Pevné tělo nemá žádný tekutý materiál, takže má lepší odolnost proti nárazům a nebojí se pádu;
(3) S pozorovacím úhlem není téměř žádný problém, i při sledování z velkého pozorovacího úhlu není obraz stále zkreslený;
(4) Doba odezvy je jedna tisícina doby odezvy LCD a při zobrazování filmů nedojde k žádnému rozmazání;
(5) Dobrá charakteristika nízké teploty, stále se může normálně zobrazovat při minus 40 stupních, ale LCD to neumí;
(6) Výrobní proces je jednoduchý a náklady jsou nižší;
(7) Světelná účinnost je vyšší a spotřeba energie je nižší než u LCD;
(8) Může být vyroben na substrátech z různých materiálů a lze z něj vyrobit flexibilní displeje, které lze ohýbat.
2.) Nevýhody OLED
(1) Životnost je obvykle pouze 5000 10,000 hodin, což je méně než životnost LCD alespoň XNUMX XNUMX hodin;
(2) Hromadné výroby velkoplošných obrazovek nelze dosáhnout, takže je v současné době vhodná pouze pro přenosné digitální produkty;
(3) Existuje problém s nedostatečnou čistotou barev a není snadné zobrazit jasné a syté barvy.
3. Klíčové procesy související s OLED
Předúprava substrátu oxidu india a cínu (ITO)
(1) Rovinnost povrchu ITO
ITO bylo široce používáno při výrobě komerčních zobrazovacích panelů. Má výhody vysoké propustnosti, nízkého odporu a vysoké pracovní funkce. Obecně řečeno, ITO vyráběný metodou rozprašování RF je náchylný ke špatným faktorům řízení procesu, což má za následek nerovný povrch, který zase vytváří ostré materiály nebo výstupky na povrchu. Kromě toho způsob vysokoteplotní kalcinace a rekrystalizace také vytvoří vyčnívající vrstvu s povrchem asi 10 až 30 nm. Dráhy vytvořené mezi jemnými částicemi těchto nerovných vrstev poskytnou příležitost pro střílení otvorů přímo na katodu a tyto složité cesty zvýší svodový proud. Obecně existují tři způsoby, jak vyřešit účinek této povrchové vrstvy: Jedním je zvětšení tloušťky vrstvy pro vstřikování otvorů a transportní vrstvy pro snížení svodového proudu. Tato metoda se většinou používá pro PLED a OLED se silnou vrstvou děr (~ 200 nm). Druhým je přepracování skla ITO, aby byl povrch hladký. Třetí je použít jiné metody nanášení, aby byl povrch hladší (jak je znázorněno na obrázku 3).
(2) Zvýšení pracovní funkce ITO
Když jsou otvory injektovány do HIL z ITO, příliš velký rozdíl potenciální energie vytvoří bariéru Schottky, což ztěžuje vstřikování otvorů. Těžištěm předúpravy ITO se proto stává jak snížit potenciální energetický rozdíl rozhraní ITO/HIL. Obecně používáme metodu O2-Plasma ke zvýšení nasycení atomů kyslíku v ITO, abychom dosáhli účelu zvýšení pracovní funkce. Pracovní funkci ITO po ošetření O2 plazmou lze zvýšit z původních 4.8 eV na 5.2 eV, což je velmi blízké pracovní funkci HIL.
① Přidejte pomocnou elektrodu
Vzhledem k tomu, že OLED je zařízení s aktuálním pohonem, bude -li vnější obvod příliš dlouhý nebo příliš tenký, dojde ve vnějším obvodu k vážnému poklesu napětí, což způsobí pokles napětí na zařízení OLED, což má za následek snížení svítivost panelu. Protože odpor ITO je příliš velký (10 ohmů / čtvereční), je snadné způsobit zbytečnou externí spotřebu energie. Přidání pomocné elektrody ke snížení gradientu napětí se stává rychlým způsobem, jak zvýšit světelnou účinnost a snížit hnací napětí. Chrom (Cr: Chromium) kov je nejčastěji používaným materiálem pro pomocné elektrody. Má výhody dobré stability vůči faktorům prostředí a větší selektivity k leptacím řešením. Když je film 2nm, je jeho hodnota odporu 100 ohmy / čtvereční, což je v některých aplikacích stále příliš velké. Proto má hliník (Al: Aluminium) kov (0.2 ohm / čtverec) nižší hodnotu odporu při stejné tloušťce. ) Stává se další lepší volbou pro pomocné elektrody. Vysoká aktivita hliníkového kovu z něj však také dělá problém spolehlivosti; proto byly navrženy vícevrstvé pomocné kovy, jako například: Cr / Al / Cr nebo Mo / Al / Mo. Tyto procesy však zvyšují složitost a náklady, takže volba materiálu pomocné elektrody se stala jedním z klíčových bodů proces OLED.
② Katodový proces
V panelu OLED s vysokým rozlišením je jemná katoda oddělena od katody. Obecnou používanou metodou je přístup ke struktuře hub, který je podobný technologii vývoje negativní technologie fotorezistu tiskové technologie. V procesu vývoje negativního fotorezistu ovlivní kvalitu a výtěžnost katody mnoho variací procesu. Například objemový odpor, dielektrická konstanta, vysoké rozlišení, vysoký Tg, ztráta nízkého kritického rozměru (CD) a správné rozhraní adheze s ITO nebo jinými organickými vrstvami.
③ Balíček
(1) Materiál absorbující vodu
Životní cyklus OLED je obecně snadno ovlivněn okolní vodní párou a kyslíkem a je snížen. Existují dva hlavní zdroje vlhkosti: jeden je průnik do zařízení vnějším prostředím a druhý je vlhkost absorbovaná každou vrstvou materiálu v procesu OLED. Aby se omezil vstup vodní páry do složky nebo aby se vyloučila vodní pára absorbovaná procesem, je nejčastěji používanou látkou vysoušedlo. Vysoušedlo může použít chemickou nebo fyzikální adsorpci k zachycení volně se pohybujících molekul vody k dosažení účelu odstranění vodní páry v komponentě.
(2) Vývoj procesů a zařízení
Proces balení je znázorněn na obrázku 4. Aby bylo možné vysoušedlo umístit na krycí desku a hladce spojit krycí desku se substrátem, musí být provedeno ve vakuovém prostředí nebo je dutina naplněna inertním plynem, jako je jako dusík. Stojí za zmínku, že tři hlavní cíle vývoj balicího procesu a technologie zařízení.
Náš další produkt:
