柔性有机发光二极管技术研究

刘艳

摘 要 本文重点从专利技术方面分析了柔性有机发光二极管技术的发展情况，从柔性有机发光二极管的专利申请状况、基板、电极、封装等方面进行了详细的介绍。

关键词 OLED 柔性；照明；显示

中图分类号 TN3 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）14-0018-01

1987年美国Kodak公司的Tang等采用有机小分子半导体材料研制出低电压、高亮度的有机发光二极管（OLED）。有机电致发光器件因其高亮度、宽视角、低功耗和宽工作温度等特性被认为是新世纪最具发展前景的显示及照明技术之一[1-3]。1991年加利福尼亚大学A.J.Heeger等人采用聚苯胺（PANI）或聚苯胺混合物，通过溶液旋涂的方法在柔性透明基板材料聚对苯二甲酸乙二酸酯（PET）上形成导电膜，并以此作为发光器件的透明电极，实现了柔性的聚合物发光二极管。1996年，普林斯顿大学的Forrest等人提出采用聚酯材料的挠性聚合物板材作为基底，制备了柔性有机小分子发光器件。

如今柔性襯底的有机/聚合物发光二极管现已成为电致发光器件中的重要一员，为电致发光器件的应用增添了新的活力。

1 柔性有机发光二极管简介

柔性有机发光二极管（flexible organic light-emittingdiodes，FOLED）由制备在柔性村底上的阳极、阴极和夹在它们之间的有机功能层构成，阴极和阳极之间施加电压，在场的驱动下，电子和空穴分别由阴极和阳极注入到有机发光层中复合生成激子，激子辐射跃迁回到基态并发光。柔性OLED除具有OLED本身的优点以外还具有许多刚性衬底OLED不具备的特殊优势：

1）柔性：柔性OLED显示器具有能够弯曲或卷成任意形状的能力。

2）极轻的重量，很薄的外形。

3）耐用性：衬底柔韧性很好因而一般不易破损、耐冲击，与玻璃衬底的器件相比更加耐用。

4）低生产成本：可实现卷对卷工艺，从而进一步降低FOLED成品的生产成本。

2 柔性有机发光二极管专利发展状况

从柔性发光全球专利申请量情况来看，FOLED领域的专利申请量从2000年开始逐步增长，自2011年开始有了大幅的上涨，其中韩国、中国、日本、美国领先于其他国家，韩国、日本、中国、美国是掌握柔性OLED技术的主要国家，尤其是韩国的三星公司与LG公司，起步早，发展快，在行业中占据了优势地位。

柔性OLED器件结构的专利技术发展主要集中在柔性基板技术、柔性有机发光功能层技术和柔性封装技术。

3 柔性基板技术发展状况

柔性基板技术是OLED器件能够弯曲的关键技术之一，柔性OLED采用具有良好透光性的柔性材料代替玻璃作为基板制成器件，其主要包括聚合物基板、金属薄片、柔性玻璃。

聚合物基板熔点很低，而OLED基板的工艺温度却很高，所以，在制作过程中聚合物基板会变形甚至熔化，即使温度较低的环境中，柔性基板尺寸也不稳定，在制作多层结构的OLED时难以精确地整齐排列。专利KR20120077473公开了一种改进的聚合物柔性基板，该聚合物柔性基板包括聚合物树脂、抗静电剂和无机纤维材料，减少了基板热收缩和热膨胀，增强机械强度、抗冲击型和耐磨性。

与聚合物基板相比，金属薄层作为基板具有优异的水氧阻隔特性，专利WO2005064993公开了采用金属箔、层合到或经涂布金属层的塑料层、或夹于两塑料层之间的金属层构成器件的不透明可挠性基板，阻隔性质优良，可挠性高。

柔性玻璃（超薄玻璃）具有传统刚性玻璃相同的表面平整性，当玻璃厚度小于0.1mm时，具有弯曲能力。然而，柔性玻璃最大的问题在于易碎裂，专利WO2012166343提出通过将柔性玻璃与聚合物层相结合从而增强柔性玻璃的机械强度。

4 柔性封装技术发展状况

柔性有机电致发光器件的封装方法主要包括：

盖板封装：给器件加一个柔性的聚合物的盖板，然后在基板和盖板上制作阻挡层以阻挡水汽和氧气的

渗透。

薄膜封装：利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）或真空蒸镀技术，在基板和各功能层上制作单层或多层薄膜阻挡水、氧等成分的渗透。

专利CN105118927公开了一种封装盖板，在封装盖板上远离OLED器件的一个面设置至少一个减薄区，增强封装部分的弯折性能。然而，盖板封装通常使用UV胶、热固胶或AB胶粘连盖板与器件，由于封装胶性能的局限性及封覆操作可能造成的粘接不利，封装效果并不能保证理想。

薄膜封装技术可以较好的克服上述问题，其中以多层薄膜封装为主要技术。Vitex Systems公司开发出了Barix技术，相关专利US6866901提供了一种边缘密封的阻隔堆叠体，包括至少一个去偶层和至少一个阻隔层。但多层薄膜封装会导致器件光提取效率降低，为此，专利CN102832356提出设置封装结构为阻隔层和光学调制层交替，增强OLED的散射出光能力并改变部分光线的传播方向，从而降低OLED因微腔效应引起的观测角度依赖性。

5 柔性电极技术发展状况

采用ITO配合柔性基底存在ITO薄膜易脱落的问题，寻找能够替代ITO的透明柔性电极是关键。导电聚合物具有高电导率和良好的光学透明性，不易碎且易于制备，为柔性电极提供了一种材料选择。专利JPH0945479公开了使用导电聚合物层替换ITO作为有机发光二极管阳极的技术方案，具有更好的柔韧性。其后涌现了多种以聚合物、掺杂的聚合物、化学修饰的聚合物为电极的FOLED器件。

采用金属箔与TCO的复合薄膜具有互补性特点，能达到改善二者各自不足的作用，也被应用于柔性有机电致发光器件的衬底电极。专利WO03107079、US2004245918、CN1257135提出了导电氧化物/金属/导电氧化物的三明治结构。为解决透光率和导电率不足的问题，专利CN101882667、CN102063951提出图案化金属纳米结构，主要有金属纳米网格，金属纳米线，金属纳米纤维等。

碳纳米管和石墨烯在透明柔性电极方面也展示出优越的性能。专利KR20090105761公开了一种包含碳纳米管层和聚合物覆盖层的碳纳米管透明电极，聚合物覆盖层增加碳纳米管层的柔性并提高其与衬底的粘合力。专利WO2011112589提出了一种石墨烯透明电极和网格结构的结合，将网格结构/石墨烯膜作为透明电极，网格结构选自金属、碳纳米管、石墨、无定形碳、金属颗粒、金属纳米颗粒、金属微米颗粒及其组合，具有优异的导电性能和透光率。

6 结论

本文介绍了柔性发光二极管领域的专利技术发展情况，并详细梳理了柔性发光二极管领域的技术分支重点，对柔性基板技术、柔性封装技术和柔性电极技术的发展情况和技术改进有了进一步的了解。

参考文献

[1]吴振英，金薇.柔性OLED显示及封装技术的研究[J].电视技术，2013，37（1）：75-76，90.

[2]杜华斌.柔性有机发光二极管让显示屏收卷自如[J].企业科技与发展，2006（8）：9.

[3]孙秀英，吴晓晓，李福山.基于石墨烯的柔性黄光有机发光二极管制备与性能[J].电子元件与材料，2016（1）：29-32.