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　　看(kan)到LG在迪拜、印度安裝大型的曲(qu)面OLED屏，雖(sui)然是拼的，但是大家(jia)對柔性和曲(qu)面OLED顯(xian)示屏的興趣明顯(xian)被(bei)再(zai)次提升。

　　今天我們(men)就來看看想(xiang)要做出(chu)真正的柔性(xing)OLED，需要解決哪些問(wen)題。

　　先來看一看關于(yu)發光材料和襯底的一些技術知識。

　　發光材料

　　OLED面板不需要(yao)背光模組(zu)，結構上比LCD面板要(yao)簡單(dan)的(de)多，只(zhi)要(yao)將玻璃基(ji)板換(huan)成柔性基(ji)底(di)就(jiu)可(ke)以實現柔性顯示，目(mu)前的(de)難點(dian)是在面板的(de)生(sheng)產過程中，無(wu)論是蒸鍍還(huan)是ITO的(de)濺射鍍膜(mo)都需要(yao)在高溫下進行，因此選擇的(de)柔性基(ji)底(di)需要(yao)能(neng)經(jing)受高溫，未來(lai)可(ke)選擇的(de)材(cai)料有PI（聚酰胺(an)）膜(mo)、石墨烯(xi)薄膜(mo)等(deng)。

OLED發光層能(neng)級(ji)結(jie)構(gou)

　　OLED發光層各層的典型材料

　　HIL

　　CuPc

　　TiOPc

　　m-MTDATA(Shirota)

　　2-TNATA(Shirota)

　　HTL

　　TPD、NPB(Kodak)

　　PVK Spiro-TPD(Cpvion)

　　Spiro-NPB(Cpvion)

　　EM

　　Alq3(Kodak)

　　Almq3 Blue(Ricoh)

　　TBADN(Kodak)

　　ETL

　　Alq3(Kodak)

　　Almq3

　　DVPBi(Idemitsu)

　　TAZ(Sumitomo)

　　OXD(Saito)

　　PBD(Idemitsu)

　　BND PV

　　襯底

　　PET

　　1992年，Gustafsson等人(ren)首次發表利用PET作(zuo)柔性襯(chen)底，再搭配可(ke)導電高分子，制(zhi)作(zuo)出第一個以高分子((PEDOT)為主(zhu)體的柔性OLED器件。

　　如果從光(guang)學性質(zhi)上來比較玻璃與塑料襯底(di)，因(yin)為玻璃襯底(di)的折射率(lv)(n=1.52)和(he)發(fa)光(guang)層折射率(lv)差值(zhi)比較大，所以光(guang)容(rong)易被限制在(zai)器件(jian)內部，若將玻璃替換(huan)成塑料襯底(di)(n=1.65)則能減少46%光(guang)學損失(shi)，而(er)器件(jian)的效率(lv)則能提高10%-20%。

　　ITO/PET襯(chen)底使用在(zai)LCD領域(yu)已有(you)很長的(de)一段時間，由(you)于容易(yi)獲得，因(yin)此(ci)最常被當作(zuo)柔(rou)性有(you)機電致發光器件的(de)襯(chen)底。

　　滾(gun)動(dong)條式濺(jian)射設備Noda等人(ren)在(zai)2003年發表(biao)了(le)以(yi)卷對卷工藝(yi)制(zhi)作(zuo)ITO/PET ,其設備如圖所示，這種制(zhi)作(zuo)方式可以(yi)大量(liang)生產ITO/PET襯底，降(jiang)低成本。

　　PEN塑料襯底

　　DuPont Display的(de)(de)Innocenzo等人在(zai)SID 2003發(fa)表了可應(ying)用(yong)在(zai)柔(rou)性顯示器(qi)的(de)(de)PEN塑料襯(chen)底(di)相關研究(jiu)PEN在(zai)加人具(ju)有(you)平整作(zuo)用(yong)的(de)(de)涂布層之后(hou)，最大的(de)(de)突出缺陷不會高于(yu)(yu)0.02μm，襯(chen)底(di)在(zai)可見光(guang)區的(de)(de)透光(guang)率大于(yu)(yu)80%，熱穩定性比PET好，非(fei)常適合作(zuo)為(wei)柔(rou)性顯示器(qi)的(de)(de)襯(chen)底(di)。

　　超薄玻璃襯底

　　由于塑料(liao)的(de)襯(chen)底防止(zhi)水氧穿透的(de)能力不佳(jia)，Auch等(deng)人(ren)在2002年發表超薄玻璃襯(chen)底，在襯(chen)底上旋轉涂布一(yi)(yi)層2~  5μm的(de)環(huan)己酮，接著(zhu)在225℃烘烤一(yi)(yi)小時聚合，增加超薄玻璃的(de)柔性(xing)特性(xing)。

　　金屬襯底

　　還有一種(zhong)(zhong)可(ke)以使用的(de)(de)襯(chen)底(di)種(zhong)(zhong)類(lei)就(jiu)是金屬襯(chen)底(di)，不但具有柔(rou)性且防止(zhi)水氧穿透的(de)(de)能力比塑料佳，最(zui)重(zhong)要的(de)(de)是可(ke)以承(cheng)受較高(gao)的(de)(de)工藝溫度(du)。

　　柔性襯底比較圖

　　除了上述(shu)幾種襯底(di)之外(wai)，在2004年美國西雅圖Lee等發表(biao)了以紙為(wei)(wei)襯底(di)FOLED，他(ta)們在紙襯底(di)上涂布一層(ceng)Parylene，再鍍上鎳(nie)為(wei)(wei)陽極(ji)，但是器件在100 mA/ cm2的電流(liu)密度下，操(cao)作電壓為(wei)(wei)19.5 V，而(er)亮度僅342 cd/m2，效率很(hen)不好(hao)。

　　柔性OLED存在哪些問題？

　　2003年，臺(tai)灣交通大學OLED試驗室的陳金鑫教授研究開發出可卷(juan)曲OLED(也叫(jiao)柔性OLED，即FOLED。

　　傳統的(de)OLED器(qi)件采用玻璃作基板，在其上鍍一(yi)層ITO導(dao)電薄膜(mo)作為有機電致(zhi)發光顯(xian)示器(qi)的(de)陽極，而柔(rou)性OLED則用塑料襯底代替(ti)了玻璃襯底。

　　柔(rou)性OLED的優勢(shi)很多，今(jin)天(tian)我們(men)來(lai)看(kan)一(yi)看(kan)柔(rou)性OLED面臨著什么問題。

　　選擇柔(rou)性襯底作為OLED的(de)基板時，由于襯底本身(shen)的(de)性質，給器(qi)件和制作過程帶來了很(hen)多問題。

　　平整性較差

　　通常柔性襯底的(de)平整性要(yao)比玻(bo)璃(li)襯底差，這(zhe)不(bu)符合表面(mian)要(yao)求。大部(bu)分淀積技術是共形(xing)的(de)，制(zhi)備的(de)薄膜會(hui)復制(zhi)襯底的(de)表面(mian)形(xing)態(tai)，使得襯底以上的(de)各層都凹凸(tu)不(bu)平。這(zhe)會(hui)造成器(qi)件的(de)短(duan)路，引起器(qi)件損壞(huai)。

　　熔點低

　　柔(rou)(rou)性襯(chen)底的(de)熔(rong)點很低，而OLED基(ji)板的(de)工(gong)藝溫度卻很高(gao)，所(suo)以，在(zai)制(zhi)作過程中(zhong)柔(rou)(rou)性襯(chen)底會(hui)變(bian)形甚至熔(rong)化14]。即使溫度較低的(de)環境中(zhong)，柔(rou)(rou)性襯(chen)底尺寸也不穩定，這給多(duo)層結構的(de)OLED制(zhi)作在(zai)精(jing)確地(di)整齊排列(lie)上帶來了(le)很大的(de)困(kun)難。

　　壽命短

　　OLED對水(shui)蒸汽和氧(yang)氣都比(bi)較(jiao)敏感(gan)，而(er)大部分柔性襯底的水(shui)、氧(yang)透過率均(jun)比(bi)較(jiao)高。

　　當水汽和氧(yang)氣進入到(dao)器件內(nei)部時，會影響陰極與發(fa)光層之間的粘附性、使有(you)機膜(mo)層內(nei)發(fa)生化學(xue)反應。

　　這些都會導致器件的(de)光電特性急劇衰退，造成(cheng)器件迅(xun)速老化(hua)、失(shi)效。與玻璃襯(chen)底相比，塑料襯(chen)底對水(shui)汽(qi)和氧氣的(de)隔離及對器件防(fang)老化(hua)的(de)保護作(zuo)用都不夠理想，無法滿足顯示(shi)器連續工作(zuo)超過10000小時的(de)壽(shou)命要(yao)求。

　　ITO薄膜易脫落

　　為了(le)配合(he)熔點低(di)(di)的柔性襯(chen)(chen)底(di)，只能在低(di)(di)溫下淀(dian)積ITO導電(dian)薄(bo)膜(mo)，制成(cheng)的ITO導電(dian)薄(bo)膜(mo)電(dian)阻率高、透明度差，與柔性襯(chen)(chen)底(di)之(zhi)間的粘附性不好，在彎曲時(shi)易(yi)折(zhe)裂，造成(cheng)器件失效。

　　由于常用的柔性襯底PET與ITO的熱(re)膨脹(zhang)系數相反(fan)，在(zai)(zai)溫度變(bian)化時，一(yi)個收(shou)縮，另(ling)一(yi)個則膨脹(zhang)，因(yin)此(ci)ITO薄膜(mo)比較容易脫(tuo)落(luo)重。另(ling)外，在(zai)(zai)工作過程中，也會因(yin)為器件發熱(re)而導致(zhi)ITO導電薄膜(mo)脫(tuo)落(luo)。

　　FOLED器件(jian)的(de)使用壽(shou)命影響(xiang)FOLED使用壽(shou)命的(de)主要原因是襯底(di)的(de)水(shui)、氧透過率太高(gao)。

　　因此，重點在于如何解決水、氧的(de)滲透：

　　1在柔性襯底上淀積一層防止氣體向塑料襯底內擴散的致密的介電材料，此介電層要無針孔、無晶粒邊界缺陷；2為器件加上一個柔性聚合物蓋板，在基板和蓋板上制作阻擋層用以阻擋水、氧的滲透；3采用金屬箔(bo)作為FOLED的(de)(de)襯底，箔(bo)的(de)(de)水汽透過率低，而且可(ke)承受高溫制作工藝(yi)，這種FOLED通常為上發(fa)光(guang)型OLED；4將顯(xian)示器(qi)密(mi)封(feng)在干燥的(de)(de)惰性氣(qi)體(ti)氛圍(wei)中，也可(ke)以將氧(yang)化鈣(gai)、氧(yang)化鋇(bei)等(deng)吸附劑加入(ru)到顯(xian)示器(qi)的(de)(de)密(mi)封(feng)殼中除去殘留在內部的(de)(de)水和(he)(he)氧(yang)氣(qi)；5對(dui)柔性襯底和(he)(he)制備好的(de)(de)FOLED器(qi)件進行(xing)多層(ceng)膜(mo)包覆密(mi)封(feng)，這也是(shi)目前的(de)(de)發(fa)展(zhan)、研究重(zhong)點，典(dian)型代表技術是(shi)Barix技術。

　　Barix技術是由環球顯示公司(si)、Vitex系統公司(si)以及(ji)Battelle公司(si)合作開發(fa)的。

　　Barix技術(shu)是利用真空鍍(du)膜工藝(yi)制備有(you)機(ji)高(gao)密度介(jie)電層(ceng)與無(wu)機(ji)聚合(he)(he)物(wu)交替而成的(de)多層(ceng)結(jie)構，有(you)效地避免(mian)了層(ceng)與層(ceng)之間的(de)相互影(ying)響。聚合(he)(he)物(wu)在真空中淀積(ji)、交聯，形(xing)成一種聚丙烯酸(suan)酯膜，將有(you)機(ji)薄(bo)膜沉積(ji)在聚合(he)(he)物(wu)膜層(ceng)上(shang)，成為阻擋(dang)水(shui)、氧滲(shen)透(tou)的(de)屏障。

　　Barix結構(gou)的(de)最后一(yi)層(ceng)(ceng)是(shi)ITO層(ceng)(ceng)，這一(yi)層(ceng)(ceng)就可(ke)以作(zuo)為OLED的(de)陽(yang)極。此外，這種結構(gou)中(zhong)的(de)聚合物(wu)層(ceng)(ceng)還(huan)能(neng)使襯底(di)(di)表面(mian)光滑(hua)，阻擋(dang)層(ceng)(ceng)還(huan)可(ke)根據具體要(yao)求將(jiang)襯底(di)(di)裁剪成任(ren)意形狀，以滿(man)足(zu)各種顯示器(qi)的(de)需要(yao)。

　　導電層

　　柔(rou)性(xing)OLED用ITO導(dao)(dao)(dao)電(dian)薄(bo)膜作為(wei)陽極(ji)時，由于(yu)熱膨脹性(xing)能的不同導(dao)(dao)(dao)電(dian)層容易(yi)斷裂(lie)。可采用與(yu)柔(rou)性(xing)襯(chen)底之間有(you)良好的粘附性(xing)、柔(rou)韌性(xing)更好的導(dao)(dao)(dao)電(dian)聚合(he)物(wu)(如摻雜導(dao)(dao)(dao)電(dian)的PANI／CSA、PE以(yi)及(ji)DOT／PSS等(deng))代(dai)替ITO，這(zhe)就可以(yi)避免(mian)導(dao)(dao)(dao)電(dian)層的斷裂(lie)。

　　研究發現采用聚(ju)合物導(dao)電層的(de)(de)FOLED具有(you)更好的(de)(de)柔性，而且成本(ben)也更低。