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OLED器件洗濯及别的工艺流程生效情势阐发


小份子OLED建造工艺

OLED 制备进程中的关头手艺

1、ITO基片的洗濯和预处置

2、阴极断绝柱制备

3、无机功效薄膜和金属电极的制备

4、黑色化手艺

5、封装手艺




一、基片的洗濯和预处置


OLED对ITO的请求

  • 外表干净;外表平坦;功函数较高。

  • 无机层与ITO之间界面对发光机能的影响相当首要,ITO玻璃在操纵前必须细心洗濯,目标是撤除外表上物理附着的污物和化学附着的无机物等。


净化物凡是分为四类:

  • 无形颗粒,如灰尘;

  • 无机物资,如油脂和涂料;

  • 无机物资,如碱、盐和锈斑;

  • 微生物机体


断根基片外表净化物的体例:

化学洗濯法、超生波洗濯法、真空烘烤法及离子轰击法


ITO基板洗濯


化学洗濯法

洗濯剂:乙醇、丙酮、氯仿、四氯化碳等。

感化:去除油、光滑脂、脂肪及别的无机净化物。


超声波洗濯

感化:去除不溶性污物。


真空烘烤法

体例:在真空室(真空度为10-4Pa)中,将基片加热至200℃。

感化:去除基片外表吸附的气体和杂质。


超声波洗濯法


超声波洗濯是操纵超声波手艺,使水和溶剂产生振动,洗濯外表庞杂的附着物并且不毁伤基片的一种洗濯体例。今朝,超声波洗濯普遍操纵于OLED器件建造的前洗濯工艺傍边。

超声波的根基道理是空化感化:存在于液体内的微气泡(空化核)在声场的感化下振动,在声压到达必然值时,气泡敏捷增大而后俄然闭合,在气泡闭应时产生激波,在其四周产生上千个大气压,粉碎不溶性净化物而使它们分离于溶液中,使外表得以净化。

普通超声波洗濯所操纵的频次为15~50KHz(比方28KHz、38KHz),适合于基板附着无机物的洗濯。接纳高频次(1MHz以上)的超声波洗濯首要是为了洗濯亚微米(0.1μm)以下的净化物。


道理:

由超声波产生器收回的高频振荡旌旗灯号,经过进程换能器转换成高频机器振荡而传布到介质,使液体活动而产生数以万计的细小气泡,存在于液体中的细小气泡(空化气泡)在声场的感化下振动,当声压到达必然值时,气泡敏捷增添,而后俄然闭合,在气泡闭应时产生打击波,在其四周产生上千个大气压力,粉碎不溶性污物而使它们分离于洗濯液中,当粒子被油污裹着而粘附在洗濯件外表时,油被乳化,固体粒子即分开,从而到达洗濯件外表净化的目标


紫外光洗濯法

紫外光(UV)洗濯的任务道理是操纵紫外光对无机物资所起的光敏氧化感化以到达洗濯粘附在物体外表上的无机化合物的目标。

紫外光洗濯一方面能够或许防止因为操纵无机溶剂构成的净化,同时能够或许将洗濯进程延长。在现实操纵中,凡是是操纵一种能产生两种波长紫外光的高压水银灯(这类紫外光灯能够或许产生波长为254nm和波长为185nm的紫外光 )。

ITO外表处置工艺


目标:

ITO的不平均性将致使无机层不平均,从而易构成部分强电场引发OLED中黑斑的产生。平坦的ITO外表场强平均,减小短路的风险,进步OLED的不变性。早在1987年,邓青云就指出,在堆积无机层之前,ITO外表必须停止细心的洗濯,不然不能取得不变的OLED器件。

ITO 基片处置 ITO For OLED


ITO膜外表外形对OLED器件的机能

粗拙的ITO膜外表将使光芒产生漫反射,减小出射光效力,降落OLED的外量子效力。

OLED加电压时,粗拙外表会影响OLED的内电场散布。ITO外表的尖峰将致使部分高电场,高电场将使激子解离成为正负载流子,致使发光强度降落;并且高电场将加快无机资料的好转,以致降落OLED的不变性。

ITO膜是无机物膜停止淀积的基底, ITO膜的外表外形将影响无机膜的成膜的吸附性、内应力和结晶度。因为粗拙的外表将倒霉于无机份子之间内聚构成晶体,是以粗拙的外表易于构成不定形布局的无机物薄膜。对不定形布局的无机物来讲,结晶无机物的呈现将增添电子与晶格碰撞的能够性,这将降落OLED器件的发光效力和能量效力。


经常操纵的ITO薄膜外表预处置体例:

化学体例(酸碱处置)和物理体例(O2等离子体处置、惰性气体溅射)


酸碱处置

固体外表的布局和构成都与外部差别,处于外表的原子或离子表现为配位上的不饱和性,这是因为构成固体外表时被堵截的化学键构成的。

恰是因为这一缘由,固体外表极易吸附外来原子,使外表产生净化。因环境氛围中存在大批水份,以是水是固体外表最罕见的净化物。

因为金属氧化物外表被堵截的化学键为离子键或强极性键,易与极性很强的水份子连系,是以,绝大大都金属氧化物的干净外表,都是被水吸附净化了的。

在大都环境下,水在金属氧化物外表终究解离吸附天生OH-及H+,其吸附中间别离为外表金属离子和氧离子。

按照酸碱现实,M+是酸中间,O-是碱中间,此时水解离吸附是在一对酸碱中间停止的。

在对ITO外表的水停止解离以后,再操纵酸碱处置ITO金属氧化物外表时,酸中的H+、碱中的OH-别离被碱中间和酸中间吸附,构成一层偶极层,是以转变了ITO外表的功函数。


等离子体处置

等离子体的感化凡是是转变外表粗拙度和进步功函数。研讨发明,等离子感化对外表粗拙度的影响不大,只能使ITO的均方根粗拙度从1.8nm降到1.6nm,但对功函数的影响却较大。

用等离子体处置进步功函数的体例也不尽不异。氧等离子处置是经过进程补充ITO外表的氧空位来进步外表氧含量的。


二、阴极断绝柱手艺

为了完成无源矩阵OLED的高分辩率和黑色化,更好地处理阴极模板分辩率低和器件制品率高等题目,人们在研讨中引入了阴极断绝柱布局。即在器件制备中不操纵金属模板,而是在蒸镀无机薄膜和金属阴极之前,在基板上建造绝缘的间壁,终究完成将器件的差别像素离隔,完成像素阵列


在断绝柱制备中,普遍接纳了绝缘的无机资料(如氮化硅,碳化硅、氧化硅)、无机聚合物资料(如PI、聚四氟乙烯等)和光刻胶等资料。

断绝柱的外形是断绝成果关头绝缘缓冲层来处理统一像素间的短路题目,同时操纵倒立梯形的断绝柱来处理相邻像素间的短路题目。


断绝柱的根基建造体例

1、在通明基片上旋涂第一层光敏无机绝缘资料,厚度为0.5~5μm,普通为光敏型PI、前烘后暴光,暴光图形为网状布局或条状布局,线条的宽度由显现分辩率即像素之间距离决议,显影后线宽为10~50μm,而后停止后烘。

2、在无机绝缘资料上旋涂第二层光敏型无机绝缘资料,膜厚为0.5~5μm ,普通为光刻后线条横截面能构成上大下小倒梯形外形的光刻胶中的一种,普通为负型光刻胶,前烘后对第二层无机绝缘体资料停止暴光,暴光图形为直线条,显影后的线宽为5~45μm。


三、无机薄膜或金属电极的制备

小份子OLED器件凡是接纳真空蒸镀法制备无机薄膜和金属电极


无机薄膜的制备工艺步骤:

小份子OLED器件凡是接纳真空蒸镀法制备无机薄膜和金属电极,其详细操纵进程是在真空中加热蒸发容器中待构成薄膜的原资料,使其原子或份子从外表气化逸出,构成蒸汽流,入射到固体衬底或基片的外表构成固态薄膜。

该进程若是真空度太低,无机份子将与大批氛围份子碰撞,使膜层遭到严峻净化,乃至被氧化销毁;此前提下堆积的金属常常不光芒,外表粗拙,得不到平均持续的薄膜。


无机薄膜的制备



四、黑色化手艺

小份子OLED全黑色显现手艺方面,完成黑色化的体例有光色转换法、黑色滤光薄膜法、自力发光资料法等。

三色发光层法(自力发光资料法)

这是最常操纵的手艺,便是将三种发光层摆列在一路,插手差别的偏压产生全彩的成果,此手艺重点在于发光资料光色纯度与效力的把握。以小份子无机发光二极管手艺而言,所面对的严峻题目便是红色材料的纯度、效力与寿命,而大份子无机发光二极管方面,则是在于红、绿、蓝三原色定位等题目


黑色OLED建造手艺


红色+黑色滤光片法


此法是将三种发光层叠在一路,使红、绿、蓝混色产生白光,或是互补色产生白光。此全彩化手艺最大的长处是能够间接操纵液晶显现器现有的黑色滤光片手艺,可是元件发光时必须多颠末一层黑色滤光片,致使亮度衰减,是以在透光率与本钱上必须再深切研讨。


色转换法(光色转换法)

便是在蓝色发光层中插手能量转移的中间,使短波长、能量较大的蓝光以能量转移体例,转换成其余色彩的光,是以在资料的挑选与手艺开辟上比拟轻易,只须先产生一个发光效力、色纯度极佳的蓝光,不然颠末能量转换后,全体的发光效力会很差。


起首制备发白光或近于白光的器件,而后经过进程微腔共振布局的调谐,取得差别波长的单色光,而后再取得黑色显现。




接纳重叠布局

将接纳通明电极的红、绿、蓝发光器件纵向重叠,从而完成黑色显现。


五、OLED的封装手艺

对水和氧极其敏感,是以封装手艺间接影响器件的不变性和寿命。


封装手艺首要有3种手艺:

金属盖封装、玻璃基片封装,薄膜封装。


吸水资料

OLED器件对氧气的透过率请求很严酷。


水气来历有两种:

1、经过内在环境渗入进入器件内;

2、OLED工艺中被每层物资接收的水汽

为了削减水汽进入组件或解除由工艺中吸附的水汽,普通最经常操纵的物资为吸水资料,枯燥剂和枯燥片经过进程贴附在封装玻璃基片的内侧以吸附器件外部的水份


封装工艺流程



水氧浓度节制和封装压合

OLED器件封装进程中水氧浓度要到达必然的规范,必须在水氧浓度很低的环境下完成。水氧浓度节制是经过进程N2轮回精制装备完成的。在压合进程中,要节制UV固化胶的高度和宽度,使封装腔室内的压力适合,以防止封装后器件产生气泡的景象。

POLED的制备工艺


旋涂法

将资料消融在无机溶剂中,滴加在基板上,甩胶,蒸镀电极。简略,膜层平均无针孔,易于大面积器件

喷涂(int-jet)

喷墨体例建造三基色象元,易于完成黑色和全色显现工艺简略

浸取法

印刷法





器件的封装

器件的无机资料和金属电极碰到水汽和氧气产生氧化、晶化等物理化学变更,从而生效,必须封装、环氧树脂对器件封装,增加份子筛吸湿等。


OLED的任务特征


发光色彩


无机和聚合物发光色彩的特色:

  • 发光色彩笼盖从紫外到红外全数波段。只需转变发色团的化学布局或发色团上代替基品种和地位,便可实行色彩调控;

  • 色纯差无机和聚合物的接收光谱和发射光谱普通都是宽带光谱,谱峰的半高宽度约莫在100~200nm之间,这是无机份子的振动能级与电子能级相互叠加的成果。绝对无机发光资料,色纯度要差的多;

  • 构成基激复合物和产生能量转移。

OLED器件的效力


内量子效力:激子复合产生的光子数 / 注入的的电子空穴对数

外量子效力:射出器件的光子数 / 注入的的电子空穴对数

OLED的任务进程能够取得其外量子效力能够表现为


影响OLED发光效力的首要身分:


取决于电荷的平衡注入,为进步OLED的量子效力,由阳极注入无机发光体的空穴数应和阴极注入的电子数相称。


载流子迁徙率。载流子从注入到复合有一个沿电场标的目的的迁徙分散进程,为了进步构成激子的效力 ,正负载流子的迁徙率都应当较大,并且二者相差较小。


激子辐射衰减效力。无机发光资料的ph能够到达80%~100%,而聚合物发光资料的ph普通在到达20%摆布。


单态激子构成几率。在凡是环境下,电子被空穴束厄局促,每产生一个单重态激子同时产生3个三重态激子,是以即便注入到器件的电子全数被空穴束厄局促,且全数的单态激子均辐射产生光子,25%将是OLED的极限量子效力。因为三重态激子的跃迁受量子自旋守恒定律的限定,不能发光,75%的激子白白被热耗掉。


能量转移。当两种发色团并存时一种发色团的激起态能够将能量通报给另外一种发色团使之激起。对前一种激子,这是“淬灭”;对后一种发色团,这是额定的激起,是以使发光效力大幅度进步。


进步发光效力的办法:

1、挑选适合电极和无机层资料,进步载流子注入效力和平衡水平。

2、接纳薄膜布局和载流子传输层进步两种载流子的迁徙率,并且使二者相差较小。

3、改良器件的界面特征,进步器件的量子效力。

4、操纵能量转移进步发光效力。

5、开辟三线态电致发光资料。


寿命和生效机制

丈量元件寿命的体例,是在元件保持一恒定电流的前提下,丈量从初始亮度降落至一半亮度的时候。

对寿命停止比拟的最好参量是亮度和半亮度寿命的乘积。据报道,该量值对操纵寿命最长的器件是:绿光为7000000 hr·cd/m2;蓝光为300000 hr·cd/m2;红橙色为1600000 hr·cd/m2


OLEDs生效的表现情势:

1、恒定电流任务前提下,亮度、效力逐步降落。

2、OLEDs在必然湿度、温度的大气环境中寄存必然时候,发亮光度、效力衰减直至发光消逝。这一进程表现出的是OLEDs的存贮寿命。

3、不论是存贮,仍是任务,一切生效的OLED都呈现大批的不发光地区——黑斑。


OLED生效机制


短路景象

因为无机薄膜不平均致密,从而有贯串无机层的微型导电通道构成。


黑斑的构成

1、热效应——无机薄层的热不不变性致使了斑点的构成;

2、无机聚合物资料的化学不不变性——无机份子易遭到氧和水的侵蚀,损失发光才能;

3、金属阴极的不不变性——金属阴极被氧化;

4、金属阴极无机层界面处化学反映——水、氧和铝三者所产生的电化学反映会开释出微量气体,构成金属阴极从无机层剥分开来。


杂质的影响

杂质是捕获载流子和激子非辐射衰减(生热)的中间,又能够引发外部电场的部分畸变,是以是器件老化和演变得首要缘由。

元件的衰变


无机资料元件衰变可分为三种:

1、热衰变。Tg能够作为其热不变性的按照。Tg低的资料在室温下轻易结晶。

2、光化学衰变。有些无机资料,在光照耀下不不变,产生了光化学反映。

3、界面的不不变。OLED器件中有三种界面:ITO/无机层;无机层/无机层;金属/无机层。有些无机资料在别的无机资料或无机资料上的粘附机能很差。


无机资料元件衰变可分为两种:

1、 ITO的外表净化。器件中的ITO外表必须不无机杂质。外表遗留物会致使任务电压下降,效力和操纵寿命降落。

2、阴极的侵蚀。阴极侵蚀是最罕见的致使器件衰变的缘由。若是封装得不好器件就会呈现被氧化的斑点。

3、寿命和生效机制


处理OLED器件的寿命和不变性题目标调控关头


ITO薄膜品质和洗濯体例的节制

1、 ITO玻璃的挑选

阳极界面泄电流和器件串绕等景象与ITO薄膜的品质紧密亲密相干,间接影响器件的寿命和不变性,必须严酷节制ITO薄膜的品质。此中有ITO薄膜的平坦度,结晶性,择优取向特征,晶粒巨细,晶界特征,表层碳和氧含量和能级巨细等。

2、ITO帮助电极的制备

当制备商分辩显现屏时,ITO线条细致,须要插手金属帮助电极,插手金属帮助电极能够使电阻降落,易于停止驱动电路的毗连,发光区平均性和不变性进步。

在制备帮助电极时,要斟酌方阻巨细、光透过率、界面连系特征、图案刻蚀特征等。

3、ITO的洗濯工艺

ITO外表的净化物间接影响器件的效力,寿命和不变性。ITO刻蚀溶液的PH值,洗濯和烘干的时候和温度,UV洗濯和等离子体洗濯的参数等工艺要停止体系的优化。


断绝柱制备前提

断绝柱制备进程中光刻胶、洗濯液、漂洗前提、烘干温度和时候等对ITO和器件寿命影H向较大,优化断绝柱制备前提是进步器件产物的不变性和寿命的关头。


不变性OLED资料的挑选

今朝气温度较低的空穴传输资料是一个关头身分。电子传输资料的电子迁徙率较低构成了有用复合,这些都间接和间接地影响了器件的寿命。搀杂资料的挑选能够有用进步器件的效力和寿命。


器件布局的优化

器件各层资料的能级婚配、各层厚度、速度的节制、搀杂浓度的节制,出格是阴极资料LiF厚度和速度的切确节制和优化等任务必须体系地停止优化。


封装前提的优化

1、蒸镀等环境温湿度和干净度的节制。

2、预封装多层膜的制备。实验成果标明,无机无机多层膜预封裟布局器件老化斑点较少,不变性和寿命取得了进步。

3、封装枯燥剂。插手封装枯燥剂有两种体例:

①在封装玻璃上蒸镀Ca0和Ba0枯燥剂薄膜;

②在封装玻璃上粘贴Ca0和Ba0枯燥剂。

这两种体例对进步器件的寿命和不变性长短常有用的。

4、封装胶及其封装体例和封装氛围的挑选。封装胶和UV封装能量和温度时候间接影响器件的寿命和不变性,是以必须对封装胶和封装前提停止优化。氮气、氩气等差别封装氛围对器件的寿命和不变性有较大的影响。今朝封装手艺是节制器件寿命和不变性的关头。


毗连前提

毗连处的平均性和打仗电阻的巨细影响器件发光平均性和器件寿命,优化毗连资料,加热温度和毗连时候等前提对进步器件的不变性和寿命是无益的。


驱动电路

无源器件的串绕,反向电流和尖脉冲等景象严峻影响器件的不变性和寿命,研讨脉冲宽度、占空比、反向电流、按捺电压、电路功耗和屏功耗,恒压体例和恒流体例等对寿命的影响,优化驱动电路是进步器件寿命和不变性的体例之一。

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