來自韓國漢陽大學、延世大學和西江大學的研究團隊開發了一種新型硅氧烷集成的小分子空穴傳輸材料與光刻工藝相結合的技術方案，成功解決了高分辨率OLED顯示器中的像素串擾問題。相關研究成果已發表在《自然 電子學》期刊。 

研究背景及問題 

隨著虛擬現實（VR）和增強現實（AR）設備的快速發展，對微型高精度顯示器的需求速度日益迫切。由于OLED顯示屏具有響應快、刷新高、自發光等優勢，被認為是下一代微型顯示器的理想候選技術。 

然而，在實現超高像素密度（>3000 ppi）時，傳統的OLED像素設計面臨嚴重的串擾問題，尤其是由于共享空穴傳輸層（HTL）引發的像素間電荷泄漏，進一步導致顯示器的色彩失真和畫質下降。雖然增加HTL厚度或降低摻雜濃度等方法能夠在一定程度上緩解串擾現象，但這些方法通常會顯著提高驅動電壓，從而限制了顯示性能的進一步提升。為此，研究團隊提出了一種通過對HTL進行像素化微圖案化的新方法，從根本上抑制像素串擾問題，并顯著改善器件性能。 

研究方法 

1.材料設計與制備

通過共價鍵合的方式，將偶聯（Si-O-Si）結構引入到小分子有機半導體材料（QUPD）中，研究偶聯集成的空穴傳輸層（SI-HTL）。這種設計利用了偶聯網絡的化學和物理魯棒性，使得SI-HTL能夠耐受光刻和干法刻蝕工藝，同時保持小分子材料優異的繼電器傳輸特性。 

2.圖案化與刻蝕工藝

SI-HTL可通過傳統的光刻和反應離子刻蝕(RIE)實現高分辨率微圖案化。在RIE刻蝕過程中,集成的硅氧烷網絡會在刻蝕溝槽側壁形成不易揮發的SixOy刻蝕抑制劑。這種刻蝕抑制劑可以有效降低橫向化學刻蝕速率,使垂直方向的離子轟擊刻蝕占主導,從而實現各向異性刻蝕輪廓。 

3.器件制備與性能測試

在OLED器件中，研究團隊采用ITO作為陽極，PEDOT:PSS作為空穴注入層，SI-HTL作為空穴傳輸層，CBP:Ir(ppy)?作為發光層，TPBi作為電子傳輸層，并通過蒸鍍技術形成陰極（LiF/Al）。不同濃度（4 mol%、8 mol%、16 mol%）的SI-HTL被集成到OLED器件中，評估其對光電傳輸和光電性能的影響。 

4.像素串擾抑制效果評估

為評估SI-HTL微圖案化對像素串擾的抑制效果，研究團隊設計了不同像素間距(5 μm、10 μm、15 μm、20 μm)的測試器件，對比研究了未圖案化的HTL和微圖案化SI-HTL兩種結構。 

關鍵發現

1.SI-HTL的微圖案化能力

SI-HTL通過光刻和RIE工藝實現了超高分辨率（10062 ppi）的微圖案化，解決了遠超當前其他小分子有機半導體的圖案化技術（如模板生長、妊娠打印和金屬掩膜等）。微圖案化后的SI-HTL具有極高的圖案結構，線寬變化（LWV）和粗糙度其邊緣度（LER）較傳統HTL顯著降低。 

2.電荷傳輸增強與能級優化

SI-HTL在保持優異的缺陷傳遞特性的同時，通過調整網絡的濃度優化了能級結構，特別是空穴傳遞層（HOMO能級）與發光層（EML）之間的能級匹配。采用4 mol%官能團交聯劑的SI-HTL器件表現出了最佳性能，其外量子效率（EQE）達到了6.9%，高于傳統HTL的5.7%。 

3.串擾抑制效果顯著

在所有像素間距條件下（例如5 μm、10 μm、15 μm等），微圖案化SI-HTL器件展現出顯著的串擾抑制效果。以5 μm像素間距的器件為例，使用未圖案化的HTL結構時，相鄰非激活像素的相對發光強度約為激活像素的80%，表現出明顯的串擾效應。而采用微圖案化SI-HTL結構后，相鄰像素的相對發光強度降至約20%，證實了SI-HTL微圖案化在抑制像素串擾方面的顯著效果。 

（來源：甬江視界）