柔性OLED的原理与技术现状

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1、柔性OLED的原理与技术现状魏涛（西北大学化工学院陕西西安710069）摘要：新型柔性有机发光显示技术（FOLED）拥有诸多优势，被认为是LCD显示技术的有力竞争对手，因而成为平板显示领域的研究热点。该文在简单地介绍了柔性有机电致发光器件的结构和发光原理后，重点介绍了对于柔性显示技术最为重要的两个问题，衬底的选择及水、氧的阻隔，最后则简单地介绍了FOLED的产业现状。关键词：柔性OLED；衬底；水；氧阻隔；产业动态显示器件的发展先后经历了阴极射线显示（CRT）、液晶显示（LCD）、等离子显示（PDP）、以及无机半导体LED显示，如图１。在科

2、技飞速发展的今天，显示技术也在发生着日新月异的变化，旧的技术在不断被改进，新的技术被提出和实现。虽然OLED面板几毫米的厚度已让其他平板显示技术难以匹敌，但是OLED的发展不会停滞，技术的发展总会向着人类友好的方向发展。人们对显示器材的未来需求是更为便携、更为时尚、适用环境更为友好，因此制造更轻、更薄、更结实的产品，在消耗更低功耗的同时还要提升画面质量是研究者及产业界需要面临的问题。在研发新兴的柔性有源矩阵显示技术以满足上述所有需求，与普通的硬屏显示器相比，柔性显示器具有诸多优点:耐冲击，抗震能力更强;重量轻、体积小，携带更加方便;采用类似

3、于报纸印刷工艺的卷带式工艺，成本更加低廉等等。图１、目前主要显示器件的分类一、FOLED的工作原理柔性OLED（FOLED）显示屏就是利用OLED技术在柔性塑料或者金属薄膜上制作显示器件，其基本结构为“柔性衬底／ITO阳极／有机功能层，金属阴极”，发光机理与普通玻璃衬底的OLED相似。柔性（FOLED)器件一般是在玻璃或聚合物基板上，由夹在透明阳极、金属阴极和夹在它们之间的两层或更多层有机层构成。当器件上加正向电压时，在外电场的作用下，空穴和电子分别由正极和负极注入有机小分子、高分子层内，带有相反电荷的载流子在小分子、高分子层内迁移，在发光

4、层复合，形成激子，激子把能量传给发光分子，激发电子到激发态，激发态能量通过辐射失活，产生光子，形成发光。有机电致发光器件的基本结构是夹层式结构，即各有机功能层被两侧电极像三明治一样夹在中间，且至少有一侧的电极是透明的，以便获得面发光，如图2示。具体说来，OLED的基本器件结构有单层、双层、三层和多层等。图2.有机电致发光二极管器件的基本构成由于电子空穴在有机薄膜中迁移率(mobility)不同，导致电荷的不平衡注入，使发光效率下降，因此，通常采用多层器件结构:基板(substrate)/阳极(anode)/空穴注入层(holeinjecti

5、nglayer)/空穴传输层(holetransportinglayer)/发光层(emittinglayer)/电子传输层(electrontransportinglayer)/阴极(cathode)。评价柔性OLED可从发光材料的发光性能和器件的电学性能两个方面来评价。发光性能主要包括发射光谱、发光效率和寿命等，对于作显示器件的可见光还有发光亮度、发光色度等参数，电学性能如电流与电压关系等。二、FOLED的衬底制作一个耐撞击、不易破碎、轻薄、便于携带的柔性显示器，能让人们随时可以卷起来，放到口袋里带走会是一件多么美妙的事情。然而要是实现

6、这样的目标需要考虑许多的问题，仅仅从柔性显示器件制作方面来看，就要考虑如衬底材质的选择，水氧阻绝层的水氧阻绝能力、导电阳极的平整度、与导电度、阳极的图案化制程、元件制作后的效率与颜色，还有元件完成后的封装效果好坏，最后则是元件寿命的长短及可以承受的机械应力如卷曲度及次数等。其中最为基础的就是衬底段阳极的改善。柔性有机电致发光器件（FOLED）与传统的导电玻璃有机电致发光器件的最主要的差别就是实用的衬底不同，因此，如何在低温的条件下，根据不同的衬底，制作出导电性及平整度皆不错的导电阳极，是一个重要的课题。而为了防止环境中的水氧气对器件的操作寿

7、命造成影响，气体阻绝层及器件的封装是另一项重要的研究课题。柔性OLED常使用的衬底是塑料衬底，包括PET、PEN等，也有使用金属箔衬底的，以他还有超薄玻璃及纸衬底。选择衬底材料的一般原则：(1)衬底材料的透明性要好(可见光透过率超过90％)；(2)衬底材料和薄膜材料间要有一定的附着性；(3)衬底材料要有一定的耐温性[1]。1、聚合物塑料衬底以聚合物塑料作为衬底的OLED有以下优点，重量轻、耐久、可适应不同的使用情况、可以使用低成本的roll-to-roll制造技术。但同时也会引入一些新的问题，表面粗糙度(Ra)问题、衬底变形问题、低的水、氧

8、阻隔率问题、电导电层的剥离问题、，制作有源柔性显示屏时，柔性衬底的低玻璃化温度与薄膜晶体管(TFT)较高的制作温度之间的矛盾问题[2]。更为重要的是由于有机发光材料对水汽与氧气非