柔性有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)研究

劉艷

摘 要 本文重點(diǎn)從專利技術(shù)方面分析了柔性有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展情況，從柔性有機(jī)發(fā)光二極管的專利申請狀況、基板、電極、封裝等方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞 OLED 柔性；照明；顯示

中圖分類號 TN3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）14-0018-01

1987年美國Kodak公司的Tang等采用有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料研制出低電壓、高亮度的有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）。有機(jī)電致發(fā)光器件因其高亮度、寬視角、低功耗和寬工作溫度等特性被認(rèn)為是新世紀(jì)最具發(fā)展前景的顯示及照明技術(shù)之一[1-3]。1991年加利福尼亞大學(xué)A.J.Heeger等人采用聚苯胺（PANI）或聚苯胺混合物，通過溶液旋涂的方法在柔性透明基板材料聚對苯二甲酸乙二酸酯（PET）上形成導(dǎo)電膜，并以此作為發(fā)光器件的透明電極，實(shí)現(xiàn)了柔性的聚合物發(fā)光二極管。1996年，普林斯頓大學(xué)的Forrest等人提出采用聚酯材料的撓性聚合物板材作為基底，制備了柔性有機(jī)小分子發(fā)光器件。

如今柔性襯底的有機(jī)/聚合物發(fā)光二極管現(xiàn)已成為電致發(fā)光器件中的重要一員，為電致發(fā)光器件的應(yīng)用增添了新的活力。

1 柔性有機(jī)發(fā)光二極管簡介

柔性有機(jī)發(fā)光二極管（flexible organic light-emittingdiodes，F(xiàn)OLED）由制備在柔性村底上的陽極、陰極和夾在它們之間的有機(jī)功能層構(gòu)成，陰極和陽極之間施加電壓，在場的驅(qū)動下，電子和空穴分別由陰極和陽極注入到有機(jī)發(fā)光層中復(fù)合生成激子，激子輻射躍遷回到基態(tài)并發(fā)光。柔性O(shè)LED除具有OLED本身的優(yōu)點(diǎn)以外還具有許多剛性襯底OLED不具備的特殊優(yōu)勢：

1）柔性：柔性O(shè)LED顯示器具有能夠彎曲或卷成任意形狀的能力。

2）極輕的重量，很薄的外形。

3）耐用性：襯底柔韌性很好因而一般不易破損、耐沖擊，與玻璃襯底的器件相比更加耐用。

4）低生產(chǎn)成本：可實(shí)現(xiàn)卷對卷工藝，從而進(jìn)一步降低FOLED成品的生產(chǎn)成本。

2 柔性有機(jī)發(fā)光二極管專利發(fā)展?fàn)顩r

從柔性發(fā)光全球?qū)＠暾埩壳闆r來看，F(xiàn)OLED領(lǐng)域的專利申請量從2000年開始逐步增長，自2011年開始有了大幅的上漲，其中韓國、中國、日本、美國領(lǐng)先于其他國家，韓國、日本、中國、美國是掌握柔性O(shè)LED技術(shù)的主要國家，尤其是韓國的三星公司與LG公司，起步早，發(fā)展快，在行業(yè)中占據(jù)了優(yōu)勢地位。

柔性O(shè)LED器件結(jié)構(gòu)的專利技術(shù)發(fā)展主要集中在柔性基板技術(shù)、柔性有機(jī)發(fā)光功能層技術(shù)和柔性封裝技術(shù)。

3 柔性基板技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

柔性基板技術(shù)是OLED器件能夠彎曲的關(guān)鍵技術(shù)之一，柔性O(shè)LED采用具有良好透光性的柔性材料代替玻璃作為基板制成器件，其主要包括聚合物基板、金屬薄片、柔性玻璃。

聚合物基板熔點(diǎn)很低，而OLED基板的工藝溫度卻很高，所以，在制作過程中聚合物基板會變形甚至熔化，即使溫度較低的環(huán)境中，柔性基板尺寸也不穩(wěn)定，在制作多層結(jié)構(gòu)的OLED時難以精確地整齊排列。專利KR20120077473公開了一種改進(jìn)的聚合物柔性基板，該聚合物柔性基板包括聚合物樹脂、抗靜電劑和無機(jī)纖維材料，減少了基板熱收縮和熱膨脹，增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、抗沖擊型和耐磨性。

與聚合物基板相比，金屬薄層作為基板具有優(yōu)異的水氧阻隔特性，專利WO2005064993公開了采用金屬箔、層合到或經(jīng)涂布金屬層的塑料層、或夾于兩塑料層之間的金屬層構(gòu)成器件的不透明可撓性基板，阻隔性質(zhì)優(yōu)良，可撓性高。

柔性玻璃（超薄玻璃）具有傳統(tǒng)剛性玻璃相同的表面平整性，當(dāng)玻璃厚度小于0.1mm時，具有彎曲能力。然而，柔性玻璃最大的問題在于易碎裂，專利WO2012166343提出通過將柔性玻璃與聚合物層相結(jié)合從而增強(qiáng)柔性玻璃的機(jī)械強(qiáng)度。

4 柔性封裝技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

柔性有機(jī)電致發(fā)光器件的封裝方法主要包括：

蓋板封裝：給器件加一個柔性的聚合物的蓋板，然后在基板和蓋板上制作阻擋層以阻擋水汽和氧氣的

滲透。

薄膜封裝：利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）或真空蒸鍍技術(shù)，在基板和各功能層上制作單層或多層薄膜阻擋水、氧等成分的滲透。

專利CN105118927公開了一種封裝蓋板，在封裝蓋板上遠(yuǎn)離OLED器件的一個面設(shè)置至少一個減薄區(qū)，增強(qiáng)封裝部分的彎折性能。然而，蓋板封裝通常使用UV膠、熱固膠或AB膠粘連蓋板與器件，由于封裝膠性能的局限性及封覆操作可能造成的粘接不利，封裝效果并不能保證理想。

薄膜封裝技術(shù)可以較好的克服上述問題，其中以多層薄膜封裝為主要技術(shù)。Vitex Systems公司開發(fā)出了Barix技術(shù)，相關(guān)專利US6866901提供了一種邊緣密封的阻隔堆疊體，包括至少一個去偶層和至少一個阻隔層。但多層薄膜封裝會導(dǎo)致器件光提取效率降低，為此，專利CN102832356提出設(shè)置封裝結(jié)構(gòu)為阻隔層和光學(xué)調(diào)制層交替，增強(qiáng)OLED的散射出光能力并改變部分光線的傳播方向，從而降低OLED因微腔效應(yīng)引起的觀測角度依賴性。

5 柔性電極技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

采用ITO配合柔性基底存在ITO薄膜易脫落的問題，尋找能夠替代ITO的透明柔性電極是關(guān)鍵。導(dǎo)電聚合物具有高電導(dǎo)率和良好的光學(xué)透明性，不易碎且易于制備，為柔性電極提供了一種材料選擇。專利JPH0945479公開了使用導(dǎo)電聚合物層替換ITO作為有機(jī)發(fā)光二極管陽極的技術(shù)方案，具有更好的柔韌性。其后涌現(xiàn)了多種以聚合物、摻雜的聚合物、化學(xué)修飾的聚合物為電極的FOLED器件。

采用金屬箔與TCO的復(fù)合薄膜具有互補(bǔ)性特點(diǎn)，能達(dá)到改善二者各自不足的作用，也被應(yīng)用于柔性有機(jī)電致發(fā)光器件的襯底電極。專利WO03107079、US2004245918、CN1257135提出了導(dǎo)電氧化物/金屬/導(dǎo)電氧化物的三明治結(jié)構(gòu)。為解決透光率和導(dǎo)電率不足的問題，專利CN101882667、CN102063951提出圖案化金屬納米結(jié)構(gòu)，主要有金屬納米網(wǎng)格，金屬納米線，金屬納米纖維等。

碳納米管和石墨烯在透明柔性電極方面也展示出優(yōu)越的性能。專利KR20090105761公開了一種包含碳納米管層和聚合物覆蓋層的碳納米管透明電極，聚合物覆蓋層增加碳納米管層的柔性并提高其與襯底的粘合力。專利WO2011112589提出了一種石墨烯透明電極和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的結(jié)合，將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)/石墨烯膜作為透明電極，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)選自金屬、碳納米管、石墨、無定形碳、金屬顆粒、金屬納米顆粒、金屬微米顆粒及其組合，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和透光率。

6 結(jié)論

本文介紹了柔性發(fā)光二極管領(lǐng)域的專利技術(shù)發(fā)展情況，并詳細(xì)梳理了柔性發(fā)光二極管領(lǐng)域的技術(shù)分支重點(diǎn)，對柔性基板技術(shù)、柔性封裝技術(shù)和柔性電極技術(shù)的發(fā)展情況和技術(shù)改進(jìn)有了進(jìn)一步的了解。

參考文獻(xiàn)

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