柔性有機發光二極管技術研究

劉艷

摘 要 本文重點從專利技術方面分析了柔性有機發光二極管技術的發展情況，從柔性有機發光二極管的專利申請狀況、基板、電極、封裝等方面進行了詳細的介紹。

關鍵詞 OLED 柔性；照明；顯示

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

1987年美國Kodak公司的Tang等采用有機小分子半導體材料研制出低電壓、高亮度的有機發光二極管（OLED）。有機電致發光器件因其高亮度、寬視角、低功耗和寬工作溫度等特性被認為是新世紀最具發展前景的顯示及照明技術之一[1-3]。1991年加利福尼亞大學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）上形成導電膜，并以此作為發光器件的透明電極，實現了柔性的聚合物發光二極管。1996年，普林斯頓大學的Forrest等人提出采用聚酯材料的撓性聚合物板材作為基底，制備了柔性有機小分子發光器件。

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

1 柔性有機發光二極管簡介

柔性有機發光二極管（flexible organic light-emittingdiodes，FOLED）由制備在柔性村底上的陽極、陰極和夾在它們之間的有機功能層構成，陰極和陽極之間施加電壓，在場的驅動下，電子和空穴分別由陰極和陽極注入到有機發光層中復合生成激子，激子輻射躍遷回到基態并發光。柔性OLED除具有OLED本身的優點以外還具有許多剛性襯底OLED不具備的特殊優勢：

1）柔性：柔性OLED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）低生產成本：可實現卷對卷工藝，從而進一步降低FOLED成品的生產成本。

2 柔性有機發光二極管專利發展狀況

從柔性發光全球專利申請量情況來看，FOLED領域的專利申請量從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、美國領先于其他國家，韓國、日本、中國、美國是掌握柔性OLED技術的主要國家，尤其是韓國的三星公司與LG公司，起步早，發展快，在行業中占據了優勢地位。

柔性OLED器件結構的專利技術發展主要集中在柔性基板技術、柔性有機發光功能層技術和柔性封裝技術。

3 柔性基板技術發展狀況

柔性基板技術是OLED器件能夠彎曲的關鍵技術之一，柔性OLED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，即使溫度較低的環境中，柔性基板尺寸也不穩定，在制作多層結構的OLED時難以精確地整齊排列。專利KR20120077473公開了一種改進的聚合物柔性基板，該聚合物柔性基板包括聚合物樹脂、抗靜電劑和無機纖維材料，減少了基板熱收縮和熱膨脹，增強機械強度、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異的水氧阻隔特性，專利WO2005064993公開了采用金屬箔、層合到或經涂布金屬層的塑料層、或夾于兩塑料層之間的金屬層構成器件的不透明可撓性基板，阻隔性質優良，可撓性高。

柔性玻璃（超薄玻璃）具有傳統剛性玻璃相同的表面平整性，當玻璃厚度小于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合從而增強柔性玻璃的機械強度。

4 柔性封裝技術發展狀況

柔性有機電致發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：利用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）或真空蒸鍍技術，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，在封裝蓋板上遠離OLED器件的一個面設置至少一個減薄區，增強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。Vitex Systems公司開發出了Barix技術，相關專利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致器件光提取效率降低，為此，專利CN102832356提出設置封裝結構為阻隔層和光學調制層交替，增強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因微腔效應引起的觀測角度依賴性。

5 柔性電極技術發展狀況

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鍵。導電聚合物具有高電導率和良好的光學透明性，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公開了使用導電聚合物層替換ITO作為有機發光二極管陽極的技術方案，具有更好的柔韌性。其后涌現了多種以聚合物、摻雜的聚合物、化學修飾的聚合物為電極的FOLED器件。

采用金屬箔與TCO的復合薄膜具有互補性特點，能達到改善二者各自不足的作用，也被應用于柔性有機電致發光器件的襯底電極。專利WO03107079、US2004245918、CN1257135提出了導電氧化物/金屬/導電氧化物的三明治結構。為解決透光率和導電率不足的問題，專利CN101882667、CN102063951提出圖案化金屬納米結構，主要有金屬納米網格，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格結構的結合，將網格結構/石墨烯膜作為透明電極，網格結構選自金屬、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，具有優異的導電性能和透光率。

6 結論

本文介紹了柔性發光二極管領域的專利技術發展情況，并詳細梳理了柔性發光二極管領域的技術分支重點，對柔性基板技術、柔性封裝技術和柔性電極技術的發展情況和技術改進有了進一步的了解。

參考文獻

[1]吳振英，金薇.柔性OLED顯示及封裝技術的研究[J].電視技術，2013，37（1）：75-76，90.

[2]杜華斌.柔性有機發光二極管讓顯示屏收卷自如[J].企業科技與發展，2006（8）：9.

[3]孫秀英，吳曉曉，李福山.基于石墨烯的柔性黃光有機發光二極管制備與性能[J].電子元件與材料，2016（1）：29-32.