经验案例

微电子打印机制备图案化OLED教程

发表日期:2020-08-05阅读量:198

有机发光二极管是指有机半导体材料在电场的驱动下,通过载流子的产生,传输和复合,从而导致发光的现象。其原理主要包含电子和空穴的注入,传输,和再结合,以及激子的退激发光的过程。因此,有机发光二极管主要由基底,透明导电阳极,空穴传输层,发光层,电子传输层,缓冲层和阴极层构成,其结构如图1所示:

 

图1.有机发光二极管器件的结构示意图

 

其中基底主要有玻璃或者柔性的PET,透明导电阳极主要有氧化铟锡(ITO)构成,空穴传输层主要有PEDOT:PSS,发光层主要包含小分子和高分子化合物,小分子如Alq3等,高分子如PPV等,电子传输层主要有TPBi,阴极层主要有金属包括银和铝等。根据材料性质的不同,制备有机发光二极管主要有真空蒸镀(商业化成熟)和印刷的方法,真空蒸镀主要针对小分子类化合物,印刷包括喷墨打印和刮涂等主要针对高分子类化合物。两者相比较而言,真空蒸镀具有工艺成熟,层与层之间不会互相影响的优点,成本高昂的缺点;而印刷具有成本低廉,大面积制作的优点,技术不成熟,层与层之间互相影响的缺点。

 

下面将会使用微电子打印机制备图案化OLED,具体操作步骤如下:

 

一、图形化有机发光二极管的图形绘制:首先,打开BitsAssembler软件,点击New component,命名为图形化有机发光二极管,再点击+Add layer,新建一层,设置Layer name为空穴传输层,Nozzle options为scraping coating,blade length为40mm,点击OK。再点击physical layer中的scraping blade,在第四象限绘图区域绘图,右击,设置相应的Position X和Y,以及length,点击OK。再点击+Add layer,新建一层,设置Layer name为发光层,Nozzle options为scraping coating,blade length为40mm,点击OK。再点击physical layer中的scraping blade,在第四象限绘图区域绘图,右击,设置相应的Position X和Y,以及length,注意绘制的图形需要覆盖空穴传输层绘制的图形,点击OK。再点击+Add layer,新建一层,设置Layer name为电子传输层,Nozzle options为scraping coating,blade length为40mm,点击OK。再点击physical layer中的scraping blade,在第四象限绘图区域绘图,右击,设置相应的Position X和Y,以及length,注意绘制的图形需要覆盖发光层绘制的图形,点击OK。点击+Add layer,新建一层,设置Layer name为图形化电极层,Nozzle options为inkjet printing,Material为BASE-CP12,drop spacing为25微米,点击OK。点击Insertimage,从计算机中导入图形,该图形必须为BMP格式,设置zoom,放大或者缩小图形,设置Position X和Y,导入图形的位置,注意导入的图形必须在前面刮涂图形的上方,最终图形如图2所示:
 
图2. 绘制图形化有机发光二极管的图形
 
二、刮涂空穴传输层:连接微电子打印机与计算机,使用LUMI-TH303墨水管,设置Scraping speed为3mm/s,Moving pressure为20KPa,Supply为18KPa, 9s,Normal pressure为0KPa,只选择空穴传输层的choose,最后点击Let's print。刮涂完毕后,加热120摄氏度20分钟。
 
三、刮涂发光层:使用LUMI-SO55R墨水,设置Scraping speed为4mm/s,Moving pressure为32KPa,Supply为35KPa,即记下的有墨水流出地气压值,19s,只选择发光层的choose,最后点击Let's print,刮涂3-4层,刮涂完毕后,真空加热120摄氏度2小时。
 
四、刮涂电子传输层:使用LUMI-TEO28I和LUMI-BU20M墨水,设置Scraping speed为4mm/s,Moving pressure为2KPa,Supply为3KPa,6s,只选择电子传输层的choose,最后点击Let's print。刮涂完毕后,加热120摄氏度20分钟,加热完毕后,再放到紫外固化灯下,照射20分钟。
 
五、喷墨打印图形化电极层:使用BASE-CP12墨水,只选择图形化电极层的choose,最后点击Let's print即可。打印完毕后,退火150摄氏度30分钟。最终就可以得到图形化有机发光二极管。得到的图案化有机发光二极管的照片如图所示:
 
图3. 图案化有机发光二极管的照片

 

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