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1、III车载OLED仪表盘设计摘 要有机电激发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）同时具备自主发光，不需要背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。本次设计主要是设计车载OLED仪表盘，首先通过查阅资料详细了解OLED的基本结构，工作原理，器件特点，功能层材料及其特性，器件的制造工艺，确定尺寸和显示内容，选择合适的结构和有机材料，然后使用软件绘制出仪表盘的外观图形、阴极走线、阳极走线和相关的掩模版。关键词：OLED，车载仪表盘，ITO，掩模板，金属
2、电极The design of car dashboard with OLEDAbstractOrganic Light-Emitting Diode with self-luminous, high contrast, thinness, wide viewing angle, fast response, can be used for deflection panel, use the wide range of temperature, process is relatively simple characteristics such as excellent, showing a v
3、ery broad application prospects, become a new generation of display technology after the LCD and plasma.The main purpose of design is the design of car dashboard used OLED, first, learn more about OLEDs basic structure, working principle, the device features, functions and characteristics of materia
4、l, device manufacturing process, determine the size of OLED car dashboard and its contents, select the appropriate access to information through the structure and organic materials by access to information, then use the software to design the appearance of the instrument panel graphics, alignment ca
5、thode, anode and the associated alignment mask.KEY WORDS: OLED, Car dashboard, ITO, Mask, Metal electrode目 录摘 要IAbstractII目 录III1概述11.1OLED的发展历程11.2对OLED未来的展望41.3 有机电致发光器件的特点61.4 有机电致发光器件发光原理及基本结构71.4.1 单层结构81.4.2 双层结构81.4.3三层结构91.4.4掺杂结构91.5 有机电致发光器件的材料91.5.1电极材料91.5.2 发光材料111.5.3传输材料131.5.4 缓冲层材料1
6、42 车载OLED仪表盘152.1 OLED仪表盘制作工艺152.1.1 ITO 的洗净及表面处理152.1.2 有机薄膜蒸镀工艺162.1.3 金属电极的制作工艺162.2 车载OLED仪表盘结构162.3 仪表盘显示内容172.4 显示屏材料选择182.4.1 发光材料182.4.2 传输层材料192.4.3 电极材料192.5 车载OLED仪表盘参数设计193 车载OLED仪表盘设计213.1 外观图设计213.2 电极走线设计223.3 部分细节的电极引线233.4 掩模版设计243.4.1 阳极掩模253.4.2 有机层掩模版253.4.3 阴极掩模版264 总结28致 谢29参 考
7、 文 献3031车载OLED仪表盘设计1概述OLED因其具有驱动电压低、主动发光、色彩丰富、视角宽、重量轻、响应速度快、发光材料丰富、使用温度范围广、制作工艺简单、成本低、抗震能力强、等优点，得到了广泛应用，成为继CRT、液晶显示后的第三代平板显示技术。作为全固化的显示器件，OLED最大的优点之一是能够实现柔性显示，制成人们梦寐以求的可折叠的电子报刊、可卷曲的墙壁电视和可穿戴的显示器等，淋漓尽致的展现出有机半导体的魅力。并由于发光均匀、且为面光源，OLED在照明领域也有着得天独厚的优势。一般认为，如果OLED发光效率超过100 lm/W，就有可能取代一般照明。1目前在OLED的两大技术体系中，
8、低分子OLED技术为日本掌握，而高分子的PLEDLG手机的所谓OEL就是这个体系，技术及专利则由英国的科技公司CDT掌握，两者相比PLED产品的彩色化上仍有困难。而低分子OLED则较易彩色化，三星已经发布了65530色的手机用OLED。不过虽然将来技术更优秀的OLED会取代TFT等LCD，但有机发光显示技术还存在使用寿命短、屏幕大型化难等缺陷。可以形象的说明OLED构造，将每个OLED单元比作一块汉堡包，发光材料就是夹在其中的蔬菜。每个OLED的显示单元都能受控制地产生三种不同颜色的光。OLED与LCD一样，也有主动式和被动式之分。被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。主动方式下，OLED单元
9、后有一个薄膜晶体管（TFT），发光单元在TFT驱动下点亮。主动式的OLED比较省电，但被动式的OLED显示性能更佳。1.1OLED的发展历程OLED的研究始于20世纪60年代，早在1963年Pope就首次报道了蒽单晶在高压下发蓝光的实验，1979 年，在美国柯达公司（kodak）从事研究的中国台湾地区科学家邓青云博士一天晚上在实验中发现，P型有机分子薄膜和N 型有机分子薄膜的接触面能产生类似于LED 的发光现象。但直到1987年，Kodak公司才制作出低操作电压、高效率的OLED，接着英国剑桥大学在1990年研发出PPV（poly phenylene vinyleue）PLED元件后，OLED
10、和PLED相关的研发与应用产品才真正进入了快速发展时期。OLED 技术主要有两大阵营：一个是由柯达公司开发的小分子OLED 技术，主要制备工艺是真空蒸镀，工艺流程比较复杂，成本较高；另一个是英国剑桥显示技术公司所指导的高分子OLED 技术，器件制备采用喷墨印刷工艺，生产成本低，工艺简单，适合于大尺寸面板的生产，只是器件在发光效率和材料寿命方面不及小分子OLED。小分子OLED 主要厂商除了柯达之外，还有日本出光兴产、东洋INK 制造、三菱化学及Eastman 等；高分子OLED 厂商除了英国剑桥显示科技（CDT）外，主要还有Covion、Dowchemical、住友化学等。目前全球OLED 相
11、关专利达1400 件以上，其中小分子OLED 专利由柯达公司拥有，高分子OLED 专利则由英国CDT 和美国Uniax 公司拥有现在OLED 已在中、小尺寸显示面板上与液晶显示器（LCD）短兵相接，并且在手机、MP3/MP4、个人数字助理（DDA）、数码相机及音响显示面板等小尺寸产品中占据了半壁江山。毫无疑问，OLED 是继阴极射线管（CRT）、等离子显示器（PDP）/LCD 等之后的第三代显示器，很有可能成为平板显示器（FPD）的未来之星。OLED 同时又是除LED 之外的另一种固态照明光源，它是一种平面发光光源，易于实现超薄和任意形状，与LED 一样，具有高效、可靠、环保和安全等优势。近年
12、来， 上海大学张志林、蒋学茵等在多色有机薄膜电致发光器件和白色电致发光器件方面取得了一定的成绩。吉林大学、中国科学院长春光机与物理研究所在有机/聚合物电致发光器件及稀土掺杂的有机电致发光器件方面做了很多有益的工作。清华大学、华南理工大学、浙江大学等著名学府也加入到了有机电致发光器件这一研究行列。随着研究的不断深入， 产品化的有机发光显示器件不断涌现。1997 年， 日本Idemitsu Kosan公司成功研制了灰度级为256、分辨率为240960 以及60 帧/s、3cm 的单色视频显示器以及红绿蓝（RGB）多色有机电致发光显示器。同年， 日本Pioneer Electronics生产出第一个
13、商品化的OLED 产品， 即汽车通信信息系统仪表； 随后， 该公司又推出无源矩阵驱动、可显示视频图像的彩色OLED 显示屏，这种高清晰显示器所显示的图像几乎可以和传统的阴极射线显示器相媲美。美国Eastman Kodak 与日本Sanyo 公司合作， 采用低温多晶硅薄膜晶体管驱动制作出OLED 显示器，该器件仅有1个硬币那么厚。此外， Philips 公司、Uniax 公司以及德国Covin公司也研制出了高效率、高亮度、长寿命的有机OLED 显示器。2OLED被称为继CRT、LCD之后的第三代显示技术，与前两代，特别是LCD显示技术相比，OLED在技术上拥有很多优势。在世界范围内，OLED技术
14、产业化刚刚起步，不过发展进程较快。在量产技术逐渐成熟的情况下，OLED产业持续成长，世界各大光电厂商纷纷加入竞争行列。目前国际上从事有机发光显示研究开发及产业化的公司有100家以上，其中一部分公司已开始进行批量生产。我国有30多家科研机构和企业从事OLED的研发和产作。美国与欧洲拥有较高的OLED研发水平，拥有的专利数量也最多。不过论产业化规模，还是日本、韩国与中国台湾地区处于领先地位。 数据来源：赛迪顾问2007，01图1-1 2006年全球OLED产业出货量及其发展速度数据来源：赛迪顾问2007，01图1-2 2006年全球OLED产业出货额及其发展速度目前各国在OLED领域的竞争主要是技
15、术、专利和标准方面的竞争。OLED技术主要包括材料、制程工艺、驱动技术三个环节，目前，世界上有100多家公司在从事OLED的研究。目前国际上与OLED有关的专利已经超过10000份，其中最根本的专利技术有两类。小分子材料和器件的基本专利由美国Kodak公司所有，高分子材料和器件的专利由英国CDT公司和已被杜邦收购的Uniax公司拥有。此外，磷光材料和器件的开发也已取得突破，磷光材料的主要专利由美国UDC公司所有。目前没有一家公司能够拥有全套的OLED技术专利，而是在某一个环节上有优势。各国各企业为获取在该产业中的竞争优势，特别重视相关技术的研发和积累。中国OLED产业已经拥有一定的积累，我国相
16、关企业也正在积极进行OLED相关的规划、招商、研发和试产工作。31.2对OLED未来的展望LED这个曾经作为霓虹灯的代名词，却在彩电领域是掀起了一场技术革命。进入的2010年，LED液晶电视更是成商家必推买家首选。然而在LED液晶电视刚刚在市场普及之时，OLED（有机电激发光二极管）已被认定为取代LED的新一代平板显示主流技术。我认为“目前，OLED技术仍在起步阶段，中外企业谁撑握了OLED大尺寸化及成品率的技术，谁将抓住OLED电视先机”。21 世纪是3C，即通讯（communication）、计算机（computer） 与消费性电子器材（consumer electronics）的时代，处
17、于这样的时代，人们对平面显示器的要求也越来越高。平面显示器，从几十英寸的广告牌到一英寸以下的手机显示屏都有，包括了STN- LCD（超扭转向列式液晶）、TFT- LCD（薄膜晶体管液晶显示器）以及PDP（等离子平板显示）等各种显示器。OLED（有机电致发光显示器）是开发最晚的，但目前它已成为最具发展潜力以及最有可能取代LCD 的显示器。相对LCD，OLED 存在许多优势：驱动电压低（10V以下）；自发光、无需背光板、耗电量大大减少、视角广(达170以上)；反应时间快(约为10100ns)；不存在LCD 的残影现象；可采用全彩制作包括RGB 三原色制作和白光制作；亮度可高达10，000cd/m2
18、；高发光效率约16lm/w；厚度薄、体积小、重量轻；可制作大尺寸与可挠曲性面板；可使用温度范围大；制程简单，具有低成本优势等。4具有以上众多优势的OLED 显示器，不存在从侧面看不清楚的问题；也不会有LCD 影像残留及画面跳动的情况；不但便宜，而且省电；相对于LCD，颜色更鲜艳，对比更鲜明，而厚度小于2 mm 的全彩面板更是只有OLED 才能做到。不论是机遇还是挑战，我们都要面对。从现在OLED领域的研发和市场来看，OLED显示技术具有巨大的潜力，也许在不久的将来，这一技术会大面积的替代LCD技术。目前市场上还是主要采用以无源驱动为主的小尺寸产品，主要应用在手机屏、数码相机显示屏、MP3显示屏
19、等小家电领域。同时这些市场的开发已经比LCD市场开发的速度快了许多，我们完全有理由相信OLED的市场潜力。鉴于OLED产业还处于萌芽状态，在初期选择小尺寸、技术难度低的产品打入市场的选择无疑是正确的。而OLED更大的应用潜力还是作为替代LCD显示屏的高品质显示器件使用。除了如三星公司推出的大尺寸电视机、电脑显示终端外，由于OLED全固化、抗震能力强等特点，还可以应用于一些条件苛刻的场合，如航天飞机上的仪表显示及军事上的舰载、车载雷达等显示器件。从产业角度来说，OLED将给显示器件领域带来一个美丽的未来。OLED从技术特点来说，具有其他显示器件所不具备的优点。比如，聚合物器件可以制备出弯曲的软屏
20、。试想一下，以后的笔记本电脑可以卷成一个卷放到书包里。另外，聚合物器件还可以利用喷墨打印技术来制备显示器件。利用有机材料制备薄膜晶体管的技术虽然还处于起步阶段，而且也面临许多困难，不过相信在不久的将来，这些问题都会迎刃而解。有机材料制备薄膜晶体管的原理与无机半导体一样，都是由电极、半导体层和绝缘层构成。有机材料大多数都是绝缘的，所以绝缘材料问题并不大。有机电极还可以采用低电阻的PEDOT，基本上可以满足制备TFT的要求。目前的主要困难是半导体层。由于有机半导体的载流子迁移率非常低，因此影响了有机器件的性能。近几年来，化学家在合成高载流子迁移率方面作了许多努力并且取得了很多进展。在不久的将来，O
21、LED技术将进入人们的日常生活。日前，韩国面板大厂LG Display宣布兴建OLED八代生产线，并将于年内推出大尺寸OLED电视面板，台湾友达也再次注资OLED产业，增加AMOLED面板产能，三星、国内彩虹等企业也纷纷布局OLED产业。作为新型显示技术，OLED面板似乎到了真正的爆发期。调研机构DisplaySearch总编辑Erich Strasser指出，2011年OLED科技在显示器与照明这两个市场将大爆发，预估明年中全球的OLED产量将扩增10倍。Strasser表示，未来将有许多新鲜且令人振奋的产品问世；今后数年间采用透明OLED的窗户将司空见惯。Strasser表示，OLED已打
22、入智能手机市场，诺基亚(Nokia)、三星电子(Samsung Electronics)皆有数种手机采用OLED显示器，将来几乎所有的智能手机皆会采用OLED。在薄型电视方面，未来几年OLED电视将逐步取代液晶与等离子机种的地位。OLED产业的高速发展受到了中国政府的关注，在工业和信息化部支持下，中国内地的OLED研发取得了突破性进展。2008年10月，由清华大学组建的维信诺公司在昆山成功建成中国内地第一条OLED大规模生产线，实现了小尺寸OLED显示屏的量产。截止到2010年年底，中国内地主要有昆山维信诺、汕尾信利、四川虹视、佛山彩虹等企业从事小尺寸OLED生产。而中国首条AMOLED中试线
23、已经在昆山建成投产并于2010年底打通全部生产工艺，上海天马和佛山彩虹都在建设4.5代AMOLED生产线预计2011年即可量产，京东方及四川虹视等也在积极进行AMOLED项目研发工作。内地的AMOLED产业即将见到丰收的硕果。OLED产业目前面临着几大挑战：首先，在技术方面OLED面板良品率过低，据了解，目前投产大尺寸OLED面板的良品率不到30%，而液晶面板量产率却可以达到99%以上。其次，OLED产业需要巨额投资，并不是一两个企业难以完成，OLED是技术资金密集型产业，也是信息产业前沿技术，需要国家相关部门站在战略的高度对 OLED产业进行整体规划，集中资源，强化自主创新，引导和鼓励企业加
24、入OLED产业链并给予资金支持，形成可持续发展的能力。最后，就是成本问题，因为OLED是电流型设备，需要比较高的电流驱动，因此需要LTPSTFT基板。LTPS就注定了OLED的成本将居高不下。目前的 OLED显示屏主要集中在中小尺寸，而OLED的像素分布数不高，因此OLED比较适合稍大的尺寸，但是尺寸太大则成本优势更差。尽管如此，业界仍然十分看好OLED面板的前景，DisplaySearch研究总监张兵认为：“虽然现在OLED电视难以量产，但到2013年，三星将量产8代OLED线，大尺寸的OLED电视会逐步走近消费者。预计2015年之后，OLED电视会逐步普及。”张兵认为OLED电视是未来的发
25、展方向。1.3 有机电致发光器件的特点OLED有如下不可替代的特点：1）更容易实现白光；2）本身就是真正面光源，可直接用于照明，而无机LED为点光源，需要将发光颗粒集成后才能应用；3）可以实现厚度小于2mm的超薄光源；4）能够制成可弯曲的任意形状的光源；5）制备工艺更简单，甚至可以通过喷墨打印、丝网印刷等方法制备大面积光源；6）高效节能，无污染。7）低压直流驱动，使用安全。OLED还有工作温度范围宽、低压驱动、工艺简单、成本低等优点。OLED的工作温度在-4070之间，因此可以运用在很多具有特殊要求的工作场合。同时，OLED的驱动电压仅需2Vl0V，而且安全、噪声低，容易实现低功率。与LCD工
26、艺相比，其量产成本比LCD至少低20。在制造上，由于采用有机材料，可以通过有机合成方法获得，与无机材料相比较，不仅不耗费自然资源，而且还可以通过合成新的更好性能的有机材料，使OLED的性能不断地向前发展。OLED技术发展至今可以说还不成熟，其显示器件尚存在一些缺点，目前最突出的缺陷是其使用寿命较短，一般为5000小时左右。这样的使用寿命比较适合应用在像手机、MP3、数码相机、车载DVD等生命周期较短或不经常使用的显示设备上。但如果应用在电视机上却是不够的。电视机要求显示屏的寿命最少为1.5万小时。这使得OLED想全面取代LCD尚需要一段时间。1.4 有机电致发光器件发光原理及基本结构OLED的
27、基本结构是由一薄而透明具半导体特性的铟锡氧化物（ITO），与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：电洞注入层（HJL）、电洞传输层（HTL）、发光层（ELL）与电子传输层（ETL）和电子注入层（EJL）。当电力供应至适当电压时，正极电洞与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝三原色，构成基本色彩。已制备出的OLED有多种形式，从器件的构成可分为以下4种：单层结构、双层结构、三层结构和多层结构。在以上提及的各种结构中，为提高器件的某方面性能（亮度、寿命及稳定性），可以在发光层甚至载流子传输层中掺杂微量的某种材料，从而形成掺杂结构。
28、有机 EL 器件的基本结构属于夹层式结构，即有机功能层被两侧的电极像三明治一样夹在中间，一侧为透明电极以便获得面发光。加上电压后，电子和空穴分别从阴极、阳极注入有机层，在发光层复合发光。图1-3 OLED器件结构示意图1.4.1 单层结构单层结构是由阴极、阳极、发光层组成，其结构与最早的高分子发光二极管一样，即在阴、阳极之间夹一层有机发光层。如图1-4所示。这种结构由于有机薄膜材料的电荷传送性质不均一，从而使电子、空穴传输效率不均等，器件的激子复合效率差，发光效率低。使用这种结构，在有机层中发生复合的区域多半会自然的离某一电极较近，这完全看电子或空穴哪个移动的快。不管是哪一种形态，电致发光的效
29、率都会降低，因为发生复合的区域离任何电极愈近就愈容易会被金属面所淬灭而失光。图1-4 单层器件结构玻 璃 基 板ITO发 光 层阴 极1.4.2 双层结构玻 璃 基 板ITO空 穴 传 输 层电子传输性能较好的发光层阴 极玻 璃 基 板ITO空穴传输性能较好的发光层电 子 传 输 层阴 极(a) (b)图1-5 双层器件结构由于大多数有机 EL 材料是单极性的，不是具有传输空穴的性质，就是具有传输电子的性质，但同时具有均等的空穴和电子传输性质的有机物很少。如果用这种单极性的有机物作为单层器件的发光材料，会使电子与空穴的复合区自然地靠近某一电极，当复合区越靠近这一电极就越容易被该电极所淬灭，而这
30、种淬灭有损于有机物的有效发光，从而使 EL 发光效率降低。Kodak 公司首先提出了双层有机膜结构，有效地解决了电子和空穴的复合区远离电极和平衡载流子注入速率问题，提高了有机 EL 器件的效率，使有机 EL 的研究进入了一个新阶段。双层结构是由两层不同功能的有机材料共同构成的OLED。根据材料的作用不同，可分为两种类型，一种是由有机电子传输材料既做电子传输层又做发光层，与有机空穴传输材料制成的空穴传输层HTL一起构成双层结构；另一种是空穴传输层,发光层共用一层有机材料，电子传输层单独为一层有机材料。这种结构的器件效率比单层结构器件的效率高，电荷的传输速度在有机传输材料的帮助下比较相近。在加入单
31、独空穴传输层的器件中，空穴传输层兼具传输空穴和阻挡电子的功能；同样在加入单独电子传输层的器件中，电子传输层也兼具传输电子和阻挡空穴的功能。1.4.3三层结构图1-6 三层有机EL器件结构图日本Adaehi公司首次提出了三层器件结构,如图1-6所示。这种器件由空穴传输层(HTL) 、电子传输层( ETL)和将电能转化成光能的发光层( ELL)组成,其优点是三层功能层各行其职, HTL负责调节空穴的注入速度和注入量, ETL负责调节电子的注入速度和注入量,注入的电子和空穴在有机发光层中因库仑相互作用,结合在束缚状态中形成激子,激子衰变辐射形成光子。三层结构便于调整OLED的电光特性,对于选择材料和
32、优化器件结构性能十分方便,是目前有机EL器件中最常采用的器件结构。1.4.4掺杂结构为提高器件的某方面性能（亮度、寿命及稳定性），可以在发光层甚至载流子传输层中掺杂微量的某种材料，从而形成另一种新结构的器件，即掺杂结构。 图1-7 白光OLED结构1.5 有机电致发光器件的材料1.5.1电极材料 1）阴极材料为了将电子和空穴注入有机材料，降低注入能垒是第一要务，由于大部分应用于电致发光的有机材料的LUMO能级在2.53.5eV，及HOMO能级在56eV，因此阴极必须是一个低功函数的金属，阳极则需要用高功函数材料去配合，才可以得到最低的注入势垒。阴极通常通过真空蒸镀或者离子溅射方式沉积在作为电子
33、传输层的有机材料上面，其主要功能是向电致发光材料中注入负电荷。对电子注入材料的要求主要有三项：1）具有良好的导电能力，能够将施加的驱动电压均匀、有效地传送到电极和有机材料界面；2）具有合适的功函参数，能够克服界面势垒，将电子有效注入到有机层内；3）具有良好的物力和化学稳定性，保证在使用过程中不发生化学变化和物理损坏。常用的电子注入材料包括纯金属材料、合金材料、金属与金属化合物构成的复合材料、金属与含氟化合物的复合材料等。 (a) 纯金属材料:一般低功函数的金属都可用作阴极材料，如 Ag，Mg，Al，Li，Ca，In 等。其中最常用的是Al，这主要是考虑了稳定性和价格的因素。但在聚合物EL器件中
34、，常用Ca作为阴极，这是因为多数聚合物比小分子电子传输材料的电子亲合势低。但由于低功函数的金属化学性质活泼，在空气中易于被氧化，对器件稳定性不利。因此，常把低功函数的金属和高功函数且化学性能比较稳定的金属一起蒸发形成合金阴极，提高器件稳定性和效率。 (b) 合金材料:由于低功函数的金属化学性质活泼，它们在空气中易于被氧化，对器件的稳定性不利。因此，常把低功函数的金属和高功函数且化学性能比较稳定的金属一起蒸发形成合金阴极，如用 Mg（3.66eV）和 Ag（4.26eV）共蒸发形成 Mg：Ag（10：1）；用 Li（2.9eV）和 Al（4.28eV）形成 Li：Al（0.6Li）合金阴极既可以
35、提高器件的量子效率和稳定性，还可以在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。其中 Li：Al合金和 Mg：Ag（10：1）的功函数分别是 3.2eV，3.7eV。合金阴极的优点还在于：一般形成的单一金属薄膜是含有诸多缺陷的多晶膜，晶粒之间有许多孔隙，与它们的体材料相比，呈现很大的扩散系数，因而耐氧化性很差。共蒸发的少量惰性金属可以优先扩散到那些孔隙位置，从而使得整个金属薄膜变得稳定（这也是在集成电路Al布线中常采用的一种方法，如在蒸发Al的同时共蒸0.5的Cu等惰性金属）。 (c) 层状阴极材料:这种阴极是由一层极薄的绝缘材料，如 LiF，Li2O，MgF2，MgO，Al2O3和外面一层较厚的Al组成
36、的双层电极。例如L.S. Hung和C.W. Tang等做成的使用LiF/Al双层阴极的有机发光器件，与使用Mg0.9Ag0.1合金阴极相比，其电子注入效率和发光效率都有较大的提高，可以得到更好的I-V特性曲线。 (d) 掺杂复合型阴极材料:将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间，可以大大改善器件的性能。其典型器件是ITO/NPD/AlQ/AlQ(Li)/Al，实验表明其最大亮度可达到 30000cdm-2，而没有这层 Li掺杂的器件的最大亮度仅为 3400cdm-2。2）阳极材料有机发光器件中有一个电极必须是透明的，用以作为发光窗口。所以，阳极主要采用功函数高的半透明金属(如A
37、u)、透明导电聚合物(如聚苯胺)和ITO导电玻璃。若用金属Al膜作阳极，其透明度可做到接近50%，但其功函数较低，不能有效地注入空穴载流子。奈塞玻璃(Nesa glass)是一种透明导电薄膜半导体玻璃，如果能与一个很好的电子注入电极同时使用，亦可大量地注入空穴载流子，且其透明度远高于导电Al膜。目前，器件的阳极一般采用功函数较大的铟锡氧化物ITO(一种高度简并的半导体材料)，它不但是良好的空穴注入材料，而且是目前最常用的透明电极(400-1000 nm波长范围内透过率达80%以上，在紫外区也有很高的透过率)，覆盖有ITO膜的玻璃基片被广泛地用作有机发光器件的发光窗口。1.5.2 发光材料发光材
38、料是器件中最终承担发光功能的物质，因此发光材料的发光效率、发光寿命和发光色度等性质都将对OLED的器件性能产生直接影响。作为OLED中的发光材料应该具备如下条件：1）具有高效率的固态荧光，无明显的浓度猝灭现象；2）良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载流子传输材料发生反应；3）容易形成致密的非晶态薄膜并且不易结晶；4）具有适当的发光波长；5）具有良好的电导特性及一定的载流子传输能力。按照材料的分子结构和化学性质可以将发光材料分为有机小分子材料、金属配合物材料和聚合物材料等三类。1） 有机小分子发光材料 是种类最多的一类电致发光材料，大多带有共轭杂环及各种生色基团，包括芳香胺、噁二唑、噻唑、香
39、豆素、吡嗪以及1，3-丁二烯等类的衍生物等。最典型的小分子荧光材料有DCM、DCJ、DPVB、DPVBi、香豆素（Coumarin）系列、晕苯和吡啶并噻二唑等（如图1-8），它们的发光波长覆盖了从红到蓝紫几乎整个可见光范围。除此之外，还有一些有机小分子荧光染料，它们虽然在固态下的荧光效率不高，但在溶液中的荧光量子产率却非常之高。这类材料可以作为客体掺杂在小分子发光材料或聚合物发光材料的主体中，得到主体或客体的发光，达到显著提高器件的发光寿命和发光效率的目的。其中最常见的掺杂用小分子荧光染料有Rubrene、Perylene、Quinacridone和OXD-1等。图1-8 小分子荧光材料2）
40、金属配合物发光材料 是一种最早使用的电致发光材料。按照其发光机制可分为两大类：一类是金属离子微扰配体发光的配合物发光材料。它具有优良的载流子传输特性和成膜性能，是目前最为常用的有机电致发光材料。这类材料包括喹啉类和西氟碱类等络合物。其典型材料有Alq3、Bebq2和卟啉锌等。另一类是配体微扰金属离子发光的配合物发光材料。这类材料一般是稀土金属螯合物，它们的发光来自稀土离子本身的d电子和f电子的跃迁，因此发光谱带很窄，可以得到色纯度很高的电致发光。其中，Eu3+配合物为红光材料，Tb3+配合物为绿光材料，其典型的稀土配合物有Eu（DBM）3bath和Tb（AcA）3phen等。如图1-9。图1-
41、9 稀土配合物发光材料3） 聚合物发光材料 目前研究和使用最多并且效果最好的聚合物发光材料主要有聚苯撑乙烯（PPV）、聚芴（PF，如图1-10）和聚噻吩（PTh）等。其中PPV是至今为止人们研究最多的共轭聚合物。通过引入适当的取代基可以改变PPV的能带结构，调节发光颜色，从红色到绿色都有性能很好的衍生物。其中最具代表性的PPV衍生物有MEH-PPV、OC1C10-PPV和CN-PPV等。聚芴不仅在普通溶剂中具有极好的溶解性，并且能在较低温度下熔融加工，另外它的禁带宽度较大，是蓝光聚合物材料的典型代表。这种材料的突出特点是光和热稳定性良好。Dow化学公司采用Suzuki聚合方法合成了一系列PF聚
42、合物，通过化学裁剪PF可以实现红、绿、蓝三色发光。目前聚烷基芴（PAF）共聚物已经成为一种最具潜力的发光材料。聚噻吩是一种红光发射有机材料，其衍生物主要有PAT、PCHT和POPT等。5图1-10聚合物发光材料1.5.3传输材料 1） 空穴传输材料 空穴传输材料在分子结构上表现为富电子体系，具有较强的电子给予能力。优质空穴传输材料应该具备如下特性：a） 具有较高的空穴迁移率；b）具有较小的电离能（Ip），易于由阳极注入空穴；c） 具有较小的电子亲和势（Ea），对电子有阻挡作用；d） 激发能量高于发光层的激发能量；e） 不能与发光层形成激基复合物；f） 具有良好的成膜性能和较高的玻璃化温度（Tg
43、），稳定性好。小分子空穴传输材料主要是芳香胺类、吡唑啉类和咔唑类化合物。目前使用较多的小分子空穴传输材料有NPB、TPD、星状爆炸物MTDATA、TCTA、芳二胺和吡唑啉衍生物等，其中NPB和TPD是最为常用（如图1-11），而星状爆炸物MTDATA往往与NPB配合制作具有双层空穴传输层的OLED，具有很好的稳定性。绝大多数共轭聚合物材料都具有空穴传输特性。除了经典的聚合物空穴传输材料聚乙烯基咔唑（PVK）之外，主要还有PPV、PMPS、PTPDMA和PDPAMA等。图1-11空穴传输材料2） 电子传输材料 电子传输材料在分子结构上表现为缺电子体系，具有较强的电子接受能力，可以形成较为稳定的负
44、离子。对优质电子传输材料的性能要求为：a） 具有较高的电子迁移率，易于传输电子；b） 具有较大的电子亲和势（Ea），易于由阴极注入电子；c） 具有较大的电离能（Ip），对空穴有阻挡作用；d） 激发能量高于发光层的激发能量；e） 不能与发光层形成激基复合物；f） 成膜性和化学稳定性良好，不易结晶。小分子电子传输材料主要包括金属螯合物、多环共轭芳香化合物、噁唑衍生物以及香豆素衍生物等。目前常用的有Alq3、PBD、TAZ、OXD-7、DPVBi、Beq2以及香豆素衍生物等，其中噁二唑衍生物PBD、TAZ和OXD-7是小分子OLED中使用最多的电子传输材料。许多有机金属聚合物同时具有发光和电子传输特
45、性，可以兼作电子传输材料，如Alq3等。聚合物电子传输材料通常将有机电子传输材料掺杂在聚合物基体（如PMMA）中作电子传输层。聚合物电子传输材料合成的有效途径是将性能优异的有机电子传输材料如PBD和TAZ高分子化。用聚合物电子传输材料作电子传输层制成的器件，与用PBD：PMMA作电子传输层制成的器件相比，稳定性提高了近30倍。此外，含有三唑结构单元的材料，如TAZ的聚合物（PFTAZ）和聚喹啉（PPQ）等，也是性能优良的聚合物电子传输材料。1.5.4 缓冲层材料缓冲层材料是为了降低电极与有机材料之间界面势垒，改善电极与有机材料之间的界面性能，促进载流子注入而引入的电极修饰层，又称为载流子注入材
46、料，它可以分为阳极缓冲材料(空穴注入材料)和阴极缓冲材料(电子注入材料)。目前常用的阳极缓冲材料有铜酞菁(CuPc)和TDATA掺杂F4- TCNQ等，而阴极缓冲材料主要有LiF、MgF2和Al2O3等。在OLED中引入缓冲层，不仅能提高器件的发光效率和发光寿命，而且还能提高了器件工作的稳定性，已被证明是一种改善OLED器件性能的有效方法。92 车载OLED仪表盘汽车信息系统的复杂性和信息密度在日益上升，这使得汽车内部显示器不再仅仅是基本的集中仪表显示，而是要满足越来越详细和多样化的车内信息显示需求。汽车电子需要的显示产品，对于环境适应性要求高，普遍需求的车载显示屏的性能指标为：亮度2060n
47、it，常温工作寿命50000小时，耐受温度范围-4085。同成熟的TFT-LCD相比，OLED(有机电致发光显示技术)是主动发光的显示器，具有高对比度、宽视角（170）、快速响应（1s）、高发光效率、低操作电压（310V）、超轻薄（厚度小于2mm）等优势。利用OLED技术制作的车载显示器，可具有更轻薄迷人的外观、更优异的彩色显示画质、更宽广的观看范围和更大的设计灵活性，更重要的是OLED环境适应性要远远优越于液晶显示，可耐受的温度区间达到-4085温度范围。并且OLED不含铅，不会对环境造成污染。因此OLED显示应用在车载领域具有极大的优势。2.1 OLED仪表盘制作工艺 OLED仪表盘显示屏是用真空镀膜机在ITO玻璃基板上依次蒸镀有机材料、阴极材料。基本工艺流程为：ITO/Cr 玻璃清洗光刻再清洗前处理真空蒸发多层有机层（4-5 层）真空蒸发背电极真空蒸发保护层封装 切割测试模块组装产品检验、老化实验以及QC 抽检工序2.1.1 ITO 的洗净及表面处理作为阳极的ITO 表面状态好坏直接影响空穴的注入和与有机薄膜层间的界面电子状态及有机材料的成膜性。如果ITO 表面不清洁，其表面自由能变小，从而导致蒸镀在上面的空穴传输材料发生凝聚、成膜不均匀。通常先对ITO 表面用湿法处理，即用洗涤剂清洗，再用乙醇，丙酮及超声波清洗或用有机溶剂的蒸汽洗涤，后用红外灯烘干。洗净