OLED器件材料和工艺介绍

OLED器件、材料和工艺简介Content•OLED器件特性、结构及工艺流程•OLED用材料、效率、寿命•OLED驱动•OLED蒸镀工艺•OLED封装工艺•课后作业OLED——简介OLED又称有机发光二极管可以自发光，无需背光全固态，不怕震动高亮度高对比度视角宽超薄低成本低功耗OLED——VsLCD（性能）LCD需要背光有视角限制响应时间100ms多层结构不支持柔性显示工艺复杂，成本高温度范围窄：0℃~50℃OLED自发光160度宽视角相应快，1us更薄，1mm柔性显示工艺简单，具有低成本潜力使用温度范围宽:-40℃~85℃OLED——VsLCD（色彩亮度对比）OLED——VsLCD（视角对比）OLED——VsLCD（性能）OLED——在显示器中的分类OLEDOLED——应用有源主动（AM）无源被动（PM）驱动方式笔记本监视器TV手机/MP3PDA数码相机车载显示器应用中尺寸OLED（10~40英寸）小尺寸OLED（1~7英寸）OLED——结构原理图OLED——发光原理图HIL:空穴注入层HTL:空穴传输层EML:发光层ETL:电子传输层EIL:电子注入层OLED——象素结构图底发射和顶发射OLED——全彩方式•色变换材料的光色纯度与效率•提高红光转换效率•白光的光色纯度•提高光线使用率(CF会遮挡光线)•RGB精确定位•高纯度长寿命红光材料的开发开发重点＊＊＊＊＊＊发光效率以蓝光为光源，经色变换层将光转为RGB三色以白光为背光，再加彩色滤光片RGB三色发光材料独立发光原理图示蓝光+色变换层(CCF)白光+彩色滤光片(CF)RGB3色排列方式RGBRGBRGBOLED——产品结构图OLED——VsLCD（剖面结构）PMOLED——工艺流程PMOLED——工艺流程Content•OLED器件特性、结构及工艺流程•OLED用材料、能级、效率、寿命•OLED驱动•OLED蒸镀工艺•OLED封装工艺•课后作业OLED结构衍变OLED——空穴注入（HIL）材料OLED——空穴传输(HTL)材料98HTM282TTB78NPB60TPDTg（℃）空穴传输材料OLED——掺杂材料OLED——电子传输、发光层材料发光光谱能量传递过程能量传递过程能量传递过程OLED——电子传输材料电极材料发光效率OLED失效机理分析Content•OLED器件特性、结构及工艺流程•OLED用材料、效率、寿命•OLED驱动•OLED蒸镀工艺•OLED封装工艺•课后作业OLED——驱动方式数码相机、数码摄象机、SmartPhone等，取代TFT-LCD在消费性市场的地位车用显示器、游戏机、手机、PDA等中小型显示器，抢占TN/STN市场目标市场全彩单色或多彩显色能力‧技术门槛较高(需低温多晶硅TFT技术)‧生产成本高‧不适合大尺寸、高分辨率发展（因尺寸和分辨率增加会造成发光效率与寿命减少）缺点‧低电压驱动、低功耗‧适合大尺寸．高分辨率发展‧寿命长‧构造简单‧成本较低优点主动式驱动被动式驱动AM驱动方式1.VoltagedrivingschemeforAM-OLEDAnalogdrivingscheme2.CurrentdrivingschemeforhighperformanceAM-OLEDDigitaldrivingschemeTFTCsCLCScanlineDatalineDatalineScanlineVddTFT1TFT2CsOLED(A)(B)PixelforLCDPixelforOLEDBasicPixelforLCDandOLEDDisplayDatalineScanlineVddTFT1TFT2CsOLEDVoltagesignalCurrentsignalPixelOperationforOLEDDisplayAnalogDrivingSchemeTFTOLED()221thGSOXoledVVLWCμI−⋅⋅⋅=()221thGSOXoledVVLWCμI−⋅⋅⋅=DatalineScanlineVddTFT1TFT2CsOLEDCharacteristicsVariationofTFTVariationofμorVthbetweenpixcanresultinnon-uniformbrightninAM-OLED.DigitalDrivingScheme:AreaPeriodOnepixelwith3bitgraylevelLevel0Level1Level2Level3Level4ScanlineVddTFT1TFT2CsOLEDOnepixelwith5bitgraylevelOnepixelturn-onperiodTime5V124816VoltageDigitalDrivingScheme:TimePeriodSmalltomediumsizewithhighresolutionNon-uniformityofgraylevelduetothresholdvoltagechangeReduceddatadriverDividedvoltagegraylevelAnalogDrivingSchemeSmallsizewithlowresolution1.Complexdatadriver2.ComplexprocessPrecisecolorreproduction1.Areaperiodgraylevel2.TimeperiodgraylevelDigitalDrivingSchemeApplicationDisadvantageAdvantagePrincipleComparisonofDrivingSchemeDatalineScanlineVddTFT1TFT2CsOLEDDisplayArea•Variationsofthresholdvoltage(Vth)andmobility(μ)canaffecttheoutputcurrentofTFT2.Variationofgray-scale2Transistors(2-T)PixelCircuitVddM003M001CsDatalineScanlineVddM002M004OLEDOLEDparameters:Cequivalent=5pFCstorage=600fFRserial=364Transistors(4-T)PixelCircuitVddM003M001CsDatalineScanlineVddM002M004OLEDCurrentSignalSettingVoltagePixelOperation(Turn-onPeriod)Vgateline=15vVdd=14.1vIdata=10uA()221thGSOXoledVVLWCμI−⋅⋅⋅=VddM003M001CsDatalineScanlineVddM002M004OLEDVoltageholdingVgateline=15vVdd=14.1vIdata=10uAConstantcurrentPixelOperation(Turn-offPeriod)02468101212.3%3.17%8.4%0.68%5.9%0.2%3.5%0.02%0.9%0.59%1.31.10.90.70.5DrainCurrentVariation(%)ThresholdVoltage(V)Modified4-transistorpixelConventional2-transistorpixelVariationofDrainCurrent1.Complexdrivercircuit.2.Complexpixelcircuit.3.Lowapertureration1.ControlthebrightnessofOLEDdirectly.2.GreattoleranceofvariationsofVthandmobility.CurrentDrivingScheme1.Non-uniformityofgraylevelduetothresholdvoltagechange.1.Simplearchitectureofdriver.2.CompatiblewithLCDdriver.3.Simplepixelcircuit.4.Highapertureratio.VoltageDrivingSchemeDisadvantageAdvantageComparisonofAnalogDrivingSchemeContent•OLED器件特性、结构及工艺流程•OLED用材料、效率、寿命•OLED驱动•OLED蒸镀工艺•OLED封装工艺•课后作业Content•OLED器件特性、结构及工艺流程•OLED用材料、效率、寿命•OLED驱动•OLED蒸镀工艺•OLED封装工艺•课后作业OLED封装形式目前有开发和应用的：A。Desiccant+can（应用量产）B。Frit熔结（应用量产一家）C。DAM&FILL（应用量产）D。复合薄膜（应用量产一家）E。Getter涂布（应用量产）F。Ca膜树脂涂布（应用量产）G。Film贴附（开发）can+desiccant•传统封装•适合bottom-emi，但不适合top-emi,amorpm•设备、材料、工艺比较成熟•可靠性高,基板不需保护层•仅限基板为玻璃材质，背盖需要开槽Frit熔结Frit熔结•基板需要镀保护膜•基板与背盖之间通过玻璃框胶熔结•背盖可以不开槽•适合bottom，top,amorpm•防透氧透水性好•工艺较简单，对密封材料依赖度大•基板和背盖之间密闭空腔，只适合中小尺寸屏•结构刚性太强和tacktime时间长等需要确认•Samsung使用类似技术（corning有相关专利DAM&FILLDAM&FILL•基板需要镀保护膜•基板与背盖之间完全填充uv胶材料•使用透明填充物•背盖不需开槽•适合bottom，top,amorpm•无空腔，抗机械强度高，可应用touchpanel•产品可在低压状态下工作•透氧透水性有待检验复合薄膜复合薄膜•无背盖，薄（封装层厚度3um），可做轻薄显示•柔性好，可做柔性显示•透过率高，无密闭空腔，可顶发光，低压环境工作•膜层材料稳定性好，使用时间长•基片需要做保护层•膜层抗机械强度低•设备投资较大，tactime长，需要多组成膜设备•材料（有机膜层）需要特供•有vitex的barix技术及专利，使用需许可Getter涂布•Dupont有相似专利drylox•适合bottom，top也可以用，amorpm•Getter涂布后需要500度左右高温烧结Ca膜树脂涂布•Ca膜+树脂，涂布在背盖上•膜层透明•背盖不需开槽•基板需要镀保护层•适合bottom，top,amorpmFilm贴附•工艺不成熟，属于实验室开发项目•类似贴膏药贴住镀膜区，再固化•主要开发者有3M，富士胶卷，三菱树脂等•封装效果完全依赖贴附材料工艺情况比较3MFujifilm未知低未知大中小屏顶底出光FILMstick较好透过率有损失中未知大中小屏顶底出光Ca+树脂Drylox(dupont)一般出光面积小高较好大中屏顶底出光Gettervitex较好透过率有损失中好大中小屏顶底出光BarixSony？较好透过率有损失中一般大中小屏顶底出光DAM+FILLcorning好中较好中小屏顶底出光FritKodak无高较好中小屏底出光can+desiccant专利瓶颈顶出光效果工艺成熟度阻水效果适用范围工艺工艺步骤和量产设备布局工艺优选•Frit目前唯一amoledtop量产工艺，性能应该有保证，工艺并不复杂•DAM+FILL中试量产，抗冲击等机械强度好，适合大屏和触摸屏发展，但阻隔水氧可靠性有待检验•Barix复合膜除了微显示外，至今未有量产使用该工艺，但是优点极多，是今后柔性显示的必由之选Content•OLED器件特性、结构及工艺流程•OLED用材料、效率、寿命•OLED驱动•OLED蒸镀工艺•OLED封装工艺•课后作业Homework•OLED与LCD比有哪些优点