第八章OLED的器件设计.pptx

第8章 OLED的器件设计;8.1 穿透式与上发光型OLED结构 一般OLED器件的光都是经由基板射出，也就是下发光型。而所谓的上发光型就是光不是经过底下基板而是从其反面射出。如果基板之上为高反射的阳极，而阴极是透光的，则光是经由表面的阴电极放光。阳极材料若还是使用传统的透明ITO阳极，搭配透明阴极则器件的两面都会发光，也就是所谓的穿透式器件。 图8-1（a）上发光型器件;(b)下发光型器件；（c）穿透式器件;由于主动式OLED发光器件是有薄膜晶体来控制的，因此如果器件是以下发光形式放光，光经过基板时势必会被建立在基板上的TFT和金属线电路所挡住，所以实际发光的面积就会受到限制，缩减可以发光的面积所占的比率，也就是所谓的开口率。 图8-2 下发光型与上发光型主动面板示意图 ;穿透式器件的优势在于，不显示信息时面板是半透明的，显示信息时从两面都可接收到信息。利用此特性，其应用与设计可以更灵活。穿透式与上发光型器件的发展必须先将阴极的透射率提高，因为光是透过阴极发出，因此阴极的透射率决定了器件出光的多少。而阴极通常都是由金属组成，透射率要高则势必要把金属厚度变薄，太薄无法导电，且会影响器件的工作稳定性，因此透光度受到一定的限制。;8.1.1透明阴极发展介绍;表8-1 透明阴极的发展 ;1996年，Forrest等人率先使用10nm的Mg:Ag(30：1)加上40nm的ITO当成半透明阴极，其透射率在可见光区大约为70％。所制成的 器件上下都发光，外部量子效率加起来约0.1％。同时，溅射ITO的功率只有5W,沉积速率只有0.3nm/min，溅射40nm需要超过2h;而且薄的金属层不足以抵挡溅射过程对有机层的破坏，分子键被打断，能级发生变化。 图8-3 第一个具透明阴极的穿透式器件结构和EL光谱 ; 以上溅镀ITO的制程，往往费时又要考虑溅镀时OLED器件可能受到的损坏，就采用热蒸镀的方法。 2001年Hung和Tang等人利用热蒸镀金属完全取代ITO的溅镀制程。 2003年，Han等人利用半透明的电荷注入层LiF(0.5nm)/Al(3nm)/Al:SiO(30nm)作为上发光型器件的阴极，Al:SiO不但具有好的透射率，更可以当作防止溅镀ITO造成器件损坏的缓冲层。 2004年,Canon发表新的电子输运材料c-ETM,搭配碳酸铯掺杂物作为n-掺杂的电子注入层。;综上所述，透明阴极的透明度与导电度是一个重要的考量因素，对穿透式器件来说要达到两边出光亮一致，透明阴极需要有很好的透射性，且避免使用在可见光区有吸收的材料（如金属），而非金属阴极（如ITO）的溅镀需要非常小心地控制，避免OLED器件受到损坏。如果使用热蒸镀的薄金属阴极，太薄则导电度不好，太厚则透射性不佳，对于上发光型器件来说又会造成微共振腔效应，器件的光学设计需要进一步考虑。;8.1.2 上发光型器件阳极;图8-4显示以不同反射率的金属为阳极与器件效率的关系，其中以高反射的铝和银当作阳极，器件效率可以是下发光型器件的1.6倍。如果以反射率80％的镁当作阳极时效率也还超过下发光型器件。而其他反射率较低的金属，效率都比下发光型器件低，因此高反射阳极还是主流。 图8-4 阳极反射率对器件效率影响的模拟图 ;8.1.3不发生等离子体损伤的溅镀系统;对向靶溅镀系统是近来引人注意的溅镀技术，其结构如图所示，与传统的溅镀腔体不同的是，基板不是面向靶材表面，而是与靶材面成90°的关系，高能量的粒子被磁场限制在等离子体内，因此可以使损伤降到最低。Samsung在SDI2004年发表了以此技术溅镀ITO和Al的结果， 此可以在基板无加热下，得到电阻率为6×10-4Ω·cm，且透射率大于85％的ITO薄膜。而与DC溅镀Al阴 极的器相比，对向靶溅镀不会造成 器件有明显的漏电，与热蒸镀阴极 的器件几乎一样。;8.1.4 微共振腔效应;下发光型器件：阴极高反射率，阳极高透过率，大部分光直接从透明电极出射，一部分由高反射率的电极全反射，如图8-6（a）,此时的干涉现象大致属于广角干涉。 上发光型器件：阴极为半透明金属，光的反射增加，造成多光束干涉，微腔效应更明显。发光强度和发光颜色会随视角而改变。 图8-6 （a）广角干涉；（b）多光束干涉示意图 ;8.1.5 阴极覆盖层; 2003年，IBM的Riel等人利用具有高能隙且折射率为2.6的ZnSe作为阴极覆盖层，应用在上放光的磷光器件中，发现可以改变器件的光学构造，并提升器件出光效率达1.7倍，却不影响器件的电性。在上放光型Ir(p