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【盘点】2013年十大OLED产品

2013-12-11 11:58
来源: 显示网

  高品位阻挡层课题多多

  NHK放送技术研究所以前利用普通OLED试制了柔性OLED显示器。如截面构造所示,各像素由像素选择用晶体管(SwTFT)、像素驱动用晶体管(DrTFT)以及普通OLED构成。基板和封装膜采用Poly-EthyleneNaphthalate(PEN)薄膜,为保护显示器内的普通OLED电子注入层和阴极不受大气中的水分和氧气影响,还形成了阻挡层。

  普通OLED需要实施水蒸气透过率和氧气透过率都差不多为10-6g/m2/day级别的密封。此次虽未评价阻挡层的阻隔性能,但经过较长时间后,在大气中存放的显示器出现不发光的部分,观测到了大幅劣化的现象。估计这是因为试制的显示器缺乏足够的阻隔性的缘故。

  还有报告显示,有的阻挡层具备水蒸气透过率高达10-6g/m2/day左右的高阻隔性,不过大多是采用窒化硅(SiN)等硬材料时,而在薄膜上形成阻挡层时,弯曲耐性则不明确。能否在大面积基板上形成均匀且高品位的阻挡层等也不得而知。因此,采用PEN等柔性基板的柔性显示器的长寿命化是实用化面临的最重要课题。

  ITO从阳极改到阴极

  作为解决该课题的对策之一,近年来不使用任何碱金属等高活性材料的“逆构造OLED(invertedOLED:iOLED)”受到了较大的关注。iOLED的电极积层构造与普通OLED相反。例如,从基板方向提取光的底部发光型iOLED是把在基板上成膜的ITO作为阴极使用,在ITO上形成EIL膜。然后在上面依次层积发光层等有机层。

  采用这种构造的OLED元件有望延长显示器显示部的寿命。原因在于,底部发光型iOLED通过把ITO用作阴极,与阴极采用铝等的普通OLED相比,大幅提高了阴极的大气稳定性。

  另外,如果其上层积的EIL能使用惰性材料,就可以实现耐氧和耐水的OLED元件。这个优点在柔性OLED显示器中尤其大。因为可以减少使用高阻隔性硬封装材料的必要性。

  与n型TFT组合使用,动作稳定

  采用iOLED还有一个很大的优点。那就是提高了采用n型TFT的有源矩阵(AM)型显示器的驱动稳定性。最近,TFT采用InGaZnOTFT的情况越来越多。InGaZnOTFT为n型,与iOLED非常匹配。

  在普通的“双晶体管+单电容器(2T+1C)构造”以及采用底部发光型OLED元件的AM型显示器中,连接OLED元件的电极在普通OLED和iOLED之间是不同的。比如,普通OLED在阳极,而iOLED在阴极连接DrTFT。

  因此,TFT采用InGaZnO等n型TFT的话,驱动电路中的OLED元件的位置在普通OLED和iOLED间也各不相同。普通OLED配置在n型TFT的接地侧,iOLED配置在栅极线侧。

  流经OLED元件的电流以DrTFT源极电极和栅极电极间加载的电压(VGS)为基准。首先来看InGaZnOTFT+普通OLED的情况。接地与DrTFT源极电极间的OLED元件的驱动电压在驱动的同时缓慢上升,因此DrTFT的电位基准——源极电极的电位也受其影响发生变化,DrTFT的VGS下降,流经OLED元件的电流减少。结果有报告显示,从OLED元件获得的亮度降低,造成烧毁等现象。

  而InGaZnOTFT+iOLED因源极电极充分接地,驱动OLED元件后VGS也不会发生变化。因此,流经OLED元件的电流能保持稳定,不会发生烧毁现象。

  与ITO功函数的整合至关重要

  iOLED的研究中最大的课题是,开发合适的EIL材料。把ITO作为透明阴极使用时,一般来说从ITO向有机层直接注入电子非常困难。这是因为,ITO功函数的值与接收有机层电子的能级——最低未占轨道(LUMO)之间的能差较大。ITO的功函数约为5eV,而普通OLED元件用电子运输材料的LUMO能量约为3eV,因此表面存在约2eV的电子注入势垒。

  普通OLED是从ITO向HTL注入空穴,这种情况下,接收HTL空穴的能级——最高占有轨道(HOMO)的能量约为5.5eV的材料较多,与ITO功函数的能差较小。

  如上所述,要想从ITO高效向有机层直接注入电子,需要合适的EIL。为寻找这种EIL材料,我们准备了多种EIL材料,评测了iOLED对各材料的特性差异。结果发现了适合iOLED的EIL材料,成功开发出了发光效率与普通OLED相同的iOLED。另外,对报告案例还比较少的iOLED的大气稳定性也进行了评测。而且试制了采用iOLED的显示器。

  特性随EIL变化

  改变EIL材料时的iOLED特性。采用EILI~III的iOLED分别为iOLED-I~III。发光材料采用发红色光的磷光材料Ir(piq)3。

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