制作OLED的新型材料

    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。