OLED底发射与顶发射多种制备方法及使用条件

OLED因具备主动发光、温度特性好、功耗小、响应快、可弯曲、超轻薄和成本低等优点，而被称之为第三代显示技术。目前，在全球厂商持续资金投入与技术研发的推动下，OLED平板显示技术正趋向于量产技术日益成熟与市场需求高速增长阶段。

目前OLED的出光方式可分为三种，即顶发射、底发射和双面发射，这也是今天要重点介绍底发射和顶发射。//底发射//最初的OLED都是底发射型器件，器件的结构从上至下依次是：不透明的金属阴极/有机功能层/透明阳极，光线从阳极出射， 因而称为底发射。

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倒置底发射

针对底发射方式，这里谈下一种倒置底发射i。这种倒置型底发射OLED依次由衬底、阴极、有机异质结电荷产生层、电子传输层、空穴/激子阻挡层、磷光染料掺杂发光层、电子/激子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层和阳极顺次连接组成。所述有机异质结电荷产生层是由p型有机半导体和n型有机半导体组成的双层有机半导体异质结或两种有机半导体混合的体异质结。本发明采用有机半导体异质结作为电子注入层，解决了倒置型底发射OLED的电子注入问题，使制备的倒置型底发射OLED显示了高效率的特点，简化了器件结构和工艺。

这种倒置型底发射OLED，其特征在于：所述倒置型底发射OLED依次由衬底、阴极、有机异质结电荷产生层、电子传输层、空穴/激子阻挡层、磷光染料掺杂发光层、电子/激子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层和阳极顺次连接组成。

电子/激子阻挡层材料为TCTA和TAPC中的一种；空穴传输层材料为NPB、TCTA、TAPC中的一种掺杂HAT-CN组成，空穴传输层材料中HAT-CN的掺杂浓度为10～30wt.％；空穴注入层材料为HAT-CN、MoO3中的任意一种。异质结电荷产生层的厚度为25～35纳米，电子传输层的厚度为20～40纳米、空穴/激子阻挡层的厚度为10纳米，磷光染料掺杂发光层的厚度为10～15纳米，电子/激子阻挡层的厚度为5～20纳米，空穴传输层的厚度为40～70纳米，空穴注入层的厚度为8～10纳米，阳极的厚度为100～200纳米。

其制备方法步骤如下：

1、先将衬底上的阴极光刻成细条状的电极，然后清洗，氮气吹干，并在真空烘箱内在120℃烘烤0.5～1h；

2、然后转移到真空镀膜系统中，待真空达到1～5×10-4帕时，依次在阴极上蒸镀异质结电荷产生层、电子传输层、空穴/激子阻挡层、磷光染料掺杂发光层、电子/激子阻挡层、空穴传输层、空穴注入层和阳极层，得到所述倒置型底发射有机发光二极管。

//顶发射//顶发射OLED是指光从器件顶部射出的OLED。其中，顶发射OLED由于不受基板是否透光的影响，可有效提高显示面板的开口率，拓展了基板上TFT电路的设计，丰富了电极材料的选择，有利于器件与TFT电路的集成。

关于顶发射OLED器件的制备方法有很多种，这里简单谈一下以下几种顶发射OLED器件的制备方法。

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阴极单面光栅的顶发射OLED器件的制备方法ii，包括以下步骤：

1. 依次用丙酮、无水乙醇、去离子水分别超声清选基板10分钟-30分钟，最后将基板用氮气吹干，再在真空烘箱中，80℃-100℃加热10分钟-30分钟；

2. 在真空环境下，在基板的上表面沉积一层金属阳极，之后在金属阳极的上表面一次沉积有机复合层，再在有机复合层上沉积金属阴极，所述基板、金属阳极、有机复合层和金属阴极共同构成顶发射OLED器件，其中，所述有机复合层按从下至上的顺序依次包括空穴注入层、空穴传输层、OLED发光层、电子传输层和电子注入层；

3. 将电流体喷印溶液装入电流体喷印设备的喷头上，利用所述电流体喷印溶液在制备的金属阴极的上表面打印光栅结构，其中，所述光栅结构为一维光栅、二维光栅或准周期光栅，所述一维光栅为线条形成，所述二维光栅为有序点阵形成，所述准周期光栅为无序点阵形成；

4. 将底面贴附有干燥剂的玻璃盖板盖在基板上，所述玻璃盖板位于所述光栅的上方并且与光栅之间存在间隙，然后利用环氧树脂胶将所述玻璃盖板与基板粘合在一起，从而完成封装。

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接下来再谈一下另外一种顶发射型OLED面板的制作方法及其结构。

该顶发射型OLED面板的制作方法：

通过对第一金属层进行图案化处理制得遮光层与反光层，能够简化阳极的制作工艺，减少出现不良问题的风险；通过在氧化物半导体层上制作出栅极及栅极绝缘层后对氧化物半导体层进行整面的等离子体处理，使得氧化物半导体层未被栅极及栅极绝缘层遮挡的部分电阻降低，形成导体层，而被栅极及栅极绝缘层遮挡的部分仍为半导体，形成半导体沟道区，

所述导体层作为OLED的阳极，能够省去单独制作阳极的黄光与蚀刻制程，另外可省去传统的平坦层与像素定义层的制备，从而能够减少黄光制程道数，节省光罩数量，降低制作成本；采用喷墨打印OLED发光层，能够进一步降低制作成本。

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还有一种顶发射的制作方法，可通过采用具有与薄膜晶体管表面上的多个凸起结构相匹配图形的掩模板，对平坦层进行光刻工艺，以平坦化该平坦层，能够提高平坦层的平坦性能，使在平坦上制作的OLED薄膜的厚度更加均匀，因而，可以提高像素内发光均匀性，缓解OLED器件的颗粒感。

制备方法如下：

1. 在衬底基板上依次形成多个膜层以构成表面具有多个凸起结构的薄膜晶体管；

2. 在薄膜晶体管上形成平坦层；

3. 采用具有与多个凸起结构相匹配图形的掩模板，对平坦层进行光刻工艺，以平坦化平坦层。

//什么决定让顶发射还是底发射呢？//制作薄膜晶体管(TFT)基板后，是什么决定让顶部发光还是底部发光呢?如下图所示，底发射型器件的结构从上至下依次是不透明金属阴极、有机功能层、透明阳极、TFT阵列基板，光线从阳极的TFT阵列基板侧出射，因而称为底发射。

如果器件是以底发射形式出光，光经过基板的时候就会被基板上的TF和金属配线阻挡，这样就会影响实际的发光面积。如果光线是从器件上方出射，采用顶发射器件结构(如下图所示)，那么基板的线路设计就不会影响器件的出光面积，相同亮度下OLED的工作电压更低，可以获得更长的使用寿命。因此，顶发射器件是小像素、高PPI的小屏如手机等主动显示的首选。

大型显示屏如电视，由于像素面积较大，有充足的空间来放置TFT和金属配线，即使TFT和金属配线阻止了部分光线照射，也不会大幅影响亮度。但当电视朝着8K4K，16K8K等超高分辨率发展时，像素尺寸变小，底发射器件开口率不足的问题也会到来。

但顶发射也是有问题的。其与底发射不同，它的光必须穿过金属阴极，因此金属阴极需要做得很薄才能实现高透过率。经过工程人员多年研究，现已经最大限度地使由金属材料制成的阴极尽可能透明。但是金属阴极变薄之后，电阻又会变大，如电视屏幕，会由于屏幕中间与边框距离太远而供电不足，导致出现负载过大显示不了的间题，所以电视采用顶发射还是有问题的。

那底发射器件的结构可不可以是不透明阳极、有机功能层、透明金属阴极、TFT阵列基板（下图a）呢？而顶发射器件的结构可不可以是透明阳极、有机功能层、不透明金属阴极、TFT阵列基板呢（下图b）?

图a

图b

先说一下不透明阳极、有机功能层、透明金属阴极、阵列基板结构的底发射器件。首先阳极材料由于功函数匹配的问题一般采用1TO材料制作，而ITO的成膜方法是溅射为主，在蒸镀完有机材料后再进行ITO溅射时，由于溅射能量较高，会破坏有机材料的分子结构，所以这个器件结构不行。对于透明阳极、有机功能层、不透明金属阴极、TFT阵列基板的顶发射器件，也是同理。

因此从目前来看，小尺寸屏是采用透明金属阴极、有机功能层、不透明阳极、TFT阵列基板的顶发射结构较多;而大尺寸屏采用不透明金属阴极、有机功能层、透明阳极、TFT阵列基板的底发射结构较多。

引用资料：

iCN107123742，华南理工大学，一种倒置型底发射有机发光二极管及其制备方法

iiCN109119548，华中科技大学，带有阴极单面光栅的顶发射OLED器件及其制备方法▼