OLED的(de)(de)(de)最大(da)優(you)點之一是能夠實(shi)現(xian)柔性顯示，制成(cheng)人們夢寐(mei)以求的(de)(de)(de)可(ke)折疊的(de)(de)(de)電子報刊、可(ke)卷(juan)曲的(de)(de)(de)墻壁電視和可(ke)穿戴的(de)(de)(de)顯示器(qi)等，淋(lin)漓盡(jin)致地展現(xian)出有機半導體的(de)(de)(de)魅力。
柔性(xing)有(you)機發光二極(ji)(ji)管(flexible organic light-emitting diodes, FOLED)由制備在柔性(xing)村底上的(de)(de)陽極(ji)(ji)、陰極(ji)(ji)和(he)夾(jia)在它們之間的(de)(de)有(you)機功能層構成(cheng)，其中至少有(you)一側的(de)(de)電極(ji)(ji)是透明的(de)(de)，以便獲得發光面。
FOLED具備(bei)普通OLED的(de)寬視角、高亮度(du)等優(you)點，同時由于FOLED的(de)襯底是具有良好柔韌性(xing)的(de)材(cai)料，因(yin)此比(bi)玻璃襯底OLED顯示(shi)屏更輕薄、更耐沖擊。且FOLED的(de)制備(bei)有望采(cai)用卷對卷方式(shi)生產(chan)，從而(er)大幅地(di)降低(di)制造成本。
在(zai)柔(rou)性顯示器(qi)中，襯底(di)的(de)(de)選材決定顯示屏的(de)(de)工藝(yi)路線、生產(chan)(chan)成本(ben)、顯示質量(liang)及產(chan)(chan)品可靠性，是開發柔(rou)性顯示器(qi)件的(de)(de)基礎。
目前(qian)柔性(xing)顯示襯底主要有聚(ju)合(he)物基(ji)片、金(jin)屬基(ji)片及超薄玻璃等。
聚合物
優點：柔性好；透明；超輕；可實現Roll-to- Roll工藝。
缺點：可承受的溫度低；高水氧(yang)透過率(lv)，需要水、氧(yang)阻擋層；制備(bei)難度高。
聚(ju)合物襯底的(de)(de)(de)水氧(yang)阻隔(ge)能力和在高(gao)溫下(xia)的(de)(de)(de)穩(wen)定性都不好，因此制(zhi)備聚(ju)合物襯底的(de)(de)(de)FOLED，其關鍵問題(ti)在于提高(gao)聚(ju)合物襯底對水氧(yang)的(de)(de)(de)阻隔(ge)能力，提高(gao)聚(ju)合物襯底的(de)(de)(de)熱(re)穩(wen)定性，以及改善在低溫下(xia)沉積的(de)(de)(de)ITO薄膜的(de)(de)(de)性能和FOLED器件的(de)(de)(de)封裝。
金屬片
優點：低(di)水氧透過率(lv)；加工(gong)過程中不易膨脹；可承受高(gao)加工(gong)溫度；耐久性好。
缺點：表(biao)面粗糙，需要平坦(tan)化(hua)處理(li)；不(bu)透明(ming)，需要頂發(fa)光的OLED，制備難度(du)高(gao)。
與聚合物襯底(di)相比，金屬襯底(di)耐高溫制程，熱膨脹系數更(geng)接近玻璃(li)；具備(bei)良(liang)好的(de)阻水、阻氧(yang)的(de)性能；成(cheng)本低(di)廉且獲取方便，不需要水氧(yang)阻隔層的(de)制備(bei)，實際應用成(cheng)本有望比聚合物更(geng)低(di)。
但是，由于(yu)金(jin)屬襯底具有(you)不(bu)透光和表面粗糙的缺點(dian)，在(zai)金(jin)屬襯底上制(zhi)備FOLED重點(dian)需要解決(jue)以下技術難點(dian)：
高平(ping)整(zheng)度的(de)柔性金屬襯(chen)底(di)開發(fa)及在襯(chen)底(di)上(shang)高反射率陽極(ji)的(de)制備工藝；
開發(fa)性能穩定的半透明陰極技術；
高效的(de)頂發光(guang)有(you)機發光(guang)器(qi)件結構優化，特別是有(you)機層厚度的(de)優化與控制。
超薄玻璃
優點：低水氧(yang)透過(guo)率；加工過(guo)程(cheng)中(zhong)不易膨脹；透明。
缺點：易碎；柔性差；成本(ben)高；制備(bei)難度高。
玻(bo)(bo)璃(li)厚(hou)度下(xia)降到50~200 µm時(shi)能(neng)夠彎(wan)曲，但是要(yao)達到任意彎(wan)折的(de)柔性仍(reng)有一定(ding)距離，同時(shi)薄玻(bo)(bo)璃(li)在應用中很(hen)容(rong)易(yi)破裂，增(zeng)加了制備的(de)難度。
相對(dui)于(yu)玻璃來說，聚合物和金屬(shu)薄片(pian)都具有較好的柔韌性，在應(ying)用上更(geng)符合柔性顯(xian)示器(qi)的性能需求。
聚合物襯底FOLED制備
首先，采用帶有氧化銦錫(ITO)導電薄膜的聚二甲酸乙二醇酯(zhi)(PEN)作為(wei)襯底材料制備了OLED元器件(jian)，ITO的方塊電阻為(wei)60 Ω/□。器件(jian)結(jie)構為(wei)：
ITO/NPB (N,N’-Bis(naphthalene-1-yl)-N,N’-bis(phenyl) -benzidine))(30 nm)/Alq3:C545T(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7,-tetramethyl-1H,5H,11H-10-(2-benzo-thiazolyl) quinolizino-[9,9a,1gh]coumarin)（質量分數為1%）(30 nm)/Alq3 (20 nm)/LiF (0.7 nm)/Al (150 nm)。
器件(jian)的(de)有效發光面(mian)積為3 mm×3 mm。
器件的光(guang)電性(xing)能通(tong)過Keithley 4200半導體測儀儀器測試。
下圖是制備在聚合物襯底上和(he)玻璃襯底上的OLED元器件的亮度(du)和(he)效率的對比。如下圖所示(shi)，相同結(jie)構(gou)的聚合物襯底FOLED與玻璃襯底OLED光電性能相近。
玻璃襯底器件與聚合物襯底器件性能對比
金屬襯底FOLED的制備
用(yong)乙醇和去離(li)子(zi)水沖洗(xi)厚度為100 µm的(de)金屬薄片，清(qing)洗(xi)表面的(de)污(wu)染物；在基片表面旋轉涂布至少(shao)2層的(de)光刻膠(jiao)，該(gai)光刻膠(jiao)起到絕(jue)緣(yuan)與(yu)平坦(tan)化(hua)的(de)雙重作用(yong)。
采用真空熱蒸鍍的方法制備陽極、有機層和陰極。器件采用頂發光結構：
Ag/MoOx(20 nm)/NPB (42 nm)/ Bebq2(30 nm)︰Ir(MDQ)2(acac)(質量分數為(wei)10%)/Bebq2(20 nm)/ Li3N (0.5 nm)/Ag (30 nm)/ Alq3 (91 nm)。
同時在玻璃襯底上制備了相同有機層的底發光器件作為對比，器件結構：
ITO/MoOx(20 nm)/NPB(20 nm)/Bebq2(30 nm)︰Ir(MDQ)2(acac)（質量(liang)分數為10%）/Bebq2(20 nm)/Li3N (0.5 nm)/Ag (150 nm)。
器件的光電特性(xing)在室溫空氣條件下(xia)用(yong)Keithley 2602半導體測(ce)試儀(yi)及(ji)PR655測(ce)試儀(yi)進行測(ce)試。
制備在金屬襯底和玻璃襯底上的器件的電壓/電流效率曲線
上(shang)圖是制(zhi)備(bei)在(zai)(zai)金屬襯(chen)底(di)上(shang)頂發光器件與制(zhi)備(bei)在(zai)(zai)玻璃襯(chen)底(di)上(shang)的底(di)發光器件的工(gong)作電壓(ya)-電流效(xiao)率曲線。
如圖(tu)所示，在4 V的相(xiang)同(tong)驅(qu)動電(dian)壓下，制備(bei)在金屬襯(chen)底上的器件(jian)電(dian)流(liu)效率(lv)為(wei)16.9 cd/A，制備(bei)在玻璃襯(chen)底上的器件(jian)電(dian)流(liu)效率(lv)為(wei)16.4 cd/A。
金屬襯底上的器件具有(you)與玻璃襯底上的器件相近(jin)的電流效率。
金屬襯底頂發光器件與相同結構底發光器件光譜對比
是制備(bei)在(zai)金(jin)屬(shu)襯(chen)底上頂發光器件(jian)(jian)與制備(bei)在(zai)玻璃襯(chen)底上的底發光器件(jian)(jian)的光譜對比。
從(cong)光譜圖中可以(yi)看出，頂發(fa)(fa)光器件(jian)(jian)光譜峰值是(shi)632 nm，底發(fa)(fa)光器件(jian)(jian)峰值是(shi)612 nm，頂發(fa)(fa)光器件(jian)(jian)的發(fa)(fa)光波(bo)長的半峰寬(kuan)(36 nm)明顯小于底發(fa)(fa)光器件(jian)(jian)的發(fa)(fa)光波(bo)長的半峰寬(kuan)(84 nm)。
頂發(fa)光(guang)(guang)器件(jian)和底(di)發(fa)光(guang)(guang)器件(jian)的色坐標(biao)分(fen)別是(0.687，0.312)和(0.634，0.361)。頂發(fa)光(guang)(guang)器件(jian)色度明顯優于底(di)發(fa)光(guang)(guang)器件(jian)。
這是由于頂發(fa)光(guang)器(qi)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陰極是半(ban)透(tou)明半(ban)反射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)電極，與(yu)陽極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全反射(she)電極形成顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微腔共振效應(ying)，不同能態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)子密度被重(zhong)新分(fen)配，在特定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有機層厚度下只(zhi)有特定(ding)波(bo)長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)能夠(gou)射(she)出，光(guang)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)高寬(FWHM)變窄，岀(chu)射(she)光(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)長峰值如(ru)下式所示：
式中，L為有機層的光學(xue)長(chang)度，λk為出(chu)射光的波長(chang)，k=1，2，3，···
選擇柔性襯底作為(wei)OLED的(de)基(ji)板(ban)時，由于襯底本身的(de)性質，給器件和制作過程(cheng)帶來了很(hen)多(duo)問題。
平整性較差
通(tong)常(chang)柔(rou)性(xing)襯底(di)的(de)平整性(xing)要(yao)比玻璃襯底(di)差，這不(bu)符合表(biao)面(mian)要(yao)求。大部(bu)分淀積技術是(shi)共(gong)形(xing)的(de)，制備的(de)薄膜會復制襯底(di)的(de)表(biao)面(mian)形(xing)態，使得襯底(di)以上的(de)各層都(dou)凹凸不(bu)平。這會造成器(qi)件(jian)的(de)短(duan)路，引起器(qi)件(jian)損壞(huai)；
熔點低
柔(rou)性(xing)襯底的(de)(de)熔點很(hen)(hen)低(di)，而OLED基板(ban)的(de)(de)工藝溫(wen)(wen)度(du)卻(que)很(hen)(hen)高(gao)，所(suo)以，在制作(zuo)過(guo)程中(zhong)柔(rou)性(xing)襯底會(hui)變形(xing)甚至熔化。即使溫(wen)(wen)度(du)較(jiao)低(di)的(de)(de)環境(jing)中(zhong)，柔(rou)性(xing)襯底尺寸(cun)也不穩定(ding)，這(zhe)給多層(ceng)結構的(de)(de)OLED制作(zuo)在精(jing)確(que)地(di)整(zheng)齊(qi)排列(lie)上帶來了很(hen)(hen)大(da)的(de)(de)困難(nan)；
熔點低
OLED對水蒸汽和氧(yang)氣都(dou)比較敏感，而大部(bu)分(fen)柔性襯(chen)底的水、氧(yang)透過率均比較高。
當水汽和(he)氧(yang)氣進(jin)入到器(qi)(qi)件內(nei)部時，會影響(xiang)陰極與發光(guang)層之(zhi)間的粘附性(xing)(xing)、使有機膜層內(nei)發生化(hua)學(xue)反應。這些都會導致器(qi)(qi)件的光(guang)電特性(xing)(xing)急劇衰退，造成器(qi)(qi)件迅(xun)速(su)老化(hua)、失效。
與(yu)玻璃(li)襯底相比，塑(su)料(liao)襯底對水汽和氧(yang)氣的隔(ge)離及對器件防老化的保護(hu)作(zuo)用都(dou)不夠理想，無法滿足顯示器連續(xu)工作(zuo)超過１０，０００小時的壽命要求；
ITO薄膜易脫落
為(wei)了配合熔(rong)點低(di)的柔(rou)性襯(chen)底，只能在(zai)低(di)溫下淀積(ji)ITO導電薄(bo)膜，制成的ITO導電薄(bo)膜電阻率高、透(tou)明度差，與柔(rou)性襯(chen)底之間的粘附性不好，在(zai)彎曲時易折(zhe)裂，造成器件失效。
由(you)于常用的柔性(xing)襯底(di)PET與ITO的熱膨脹系數(shu)相(xiang)反(fan)，在溫(wen)度變(bian)化時，一(yi)個收縮，另一(yi)個則(ze)膨脹，因此ITO薄膜比(bi)較容易脫落重。
另(ling)外，在工(gong)作過程中，也會因為器件(jian)發熱(re)而(er)導致ITO導電薄(bo)膜脫(tuo)落。
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