有机电致发光显示技术

1、有机电致发光显示 一、有机电致发光显示发展历程一、有机电致发光显示发展历程二、二、OLEDOLED的工作原理的工作原理三、三、OLEDOLED制作材料制作材料四、四、OLEDOLED的全彩显示的全彩显示五、五、OLEDOLED的失效机制的失效机制有机电致发光显示发展历程有机电致发光显示发展历程1963年年 New York Univ.的的Pope等第一次发现有机材料单等第一次发现有机材料单晶蒽的电致发光现象晶蒽的电致发光现象。单晶层厚度单晶层厚度20 20 m m ， 驱动电压驱动电压400400V V 1982年年 Vincett的研究小组制备出厚度的研究小组制备出厚度0.6 m 蒽的薄蒽的

2、薄 膜，并观测到电致发光。膜，并观测到电致发光。驱动电压驱动电压3030V V， 但是器件的量子效率很低，小于但是器件的量子效率很低，小于1 11987年年Kodak 公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件结构，开创了有机电致发光的新的时代。结构，开创了有机电致发光的新的时代。 驱动电压小于驱动电压小于1010V V最大外量子效率最大外量子效率1 1最大亮度大于最大亮度大于10001000cdcd/m/m2 2创新点：创新点： （1 1）多功能有机层的结构；（）多功能有机层的结构；（2 2）超薄的有机层厚度）超薄的有机层厚度19901990年，英国剑桥大学年，

3、英国剑桥大学CavendishCavendish实验室的实验室的Friend RHFriend RH等人等人首次采用共轭聚合物聚对苯撑乙烯（首次采用共轭聚合物聚对苯撑乙烯（PPVPPV，polyphenylenepolyphenylene vinylenevinylene) )制作了高分子发光二极管，简化了制备工艺，制作了高分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域开辟了发光器件的又一个新领域聚合物薄膜电致发光聚合物薄膜电致发光器件。器件。 19971997年，年，Princeton Univ. Forrest S RPrinceton Univ. Forrest S R的小

4、组发现磷光的小组发现磷光的有机电致发光材料，使得有机电致发光器件的内量子的有机电致发光材料，使得有机电致发光器件的内量子效率可能到达效率可能到达100100。近十多年里,OLED作为一种新型显示技术已经取得了长足的发展，就器件的发光亮度、发光效率和寿命而言，OLED器件已经基本达到了实用的要求。 如发光效率：10lm/W； 稳定性：亮度为100cd/m2时，工作寿命大于10000小时； 发光寿命：绿光器件达8万小时，黄光器件达3万小时，蓝光器件达8千小时； 目前最大尺寸：已经达到55英寸。OLEDOLED的工作原理的工作原理 OLED器件器件发光过程发光过程 1) 载流子注入载流子注入2) 载

5、流子传输载流子传输3) 激子的形成激子的形成4) 辐射发光辐射发光衬衬底底透明透明阳极阳极金金属阴极属阴极有机有机层层eheh复复合合光光发发射射DC 电电源源eheeeehhhhh h q q = qV- = qV- bibi bibi C C A A阳极阳极有机有机层层阴极阴极OLEDOLED制作材料制作材料OLEDOLED制作材料包括：制作材料包括： 空穴传输材料、电子传输材料、发光材料。（1）空穴传输材料应满足的要求 具有良好的空穴传输特性，即空穴迁移率高； 具有较低的电子亲和能，有利于空穴注入； 激发能量高于发光层的激发能量； 不能与发光层形成激基复合物； 具有良好的成膜性和较高的玻

6、璃化温度，热稳定性好，可以用真空蒸发法形成致密的薄膜，不易结晶。 （2）电子传输材料应满足的要求 具有良好的电子传输特性，即电子迁移率高； 具有较高的电子亲和能，易于由阴极注入电子； 相对较高的电离能，有利于阻挡空穴； 不能与发光层形成激基复合物； 成膜性和热稳定性良好，不易结晶。（3）小分子发光材料应满足的要求 具有高效率的荧光量子效率； 具有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； 易形成致密的非晶态膜，不易结晶； 具有适当的发光波长； 具有一定的载流子传输能力。（4）聚合物发光材料聚合物发光材料的特性聚合物发光材料的特性: : 当短波光照射时，在390nm780nm

7、的可见光范围内，聚合物粉末或溶液具有高效率的荧光； 具有较高的导电率，呈现良好的半导体特性； 具有良好的成膜特性，在几百甚至几十纳米的薄膜内基本无针孔； 稳定性强，一般都具有良好的机械加工性能。共轭聚合物用于电致发光的优点共轭聚合物用于电致发光的优点: : 可通过旋涂的方法制成大面积薄膜; 可以通过化学结构的改变或修饰来调节共轭聚合物的电子结构、发光颜色; 虽然聚合物的导电率很低,但是发光层的厚度很薄(10nm100nm),所以在很低的外电压下,加在聚合物薄膜上的电场强度也足以产生使器件发光所要求的电流密度。缺点：缺点：稳定性不够；寿命不长；发光效率低；成膜技术不成熟。（5）三线态电致发光材料

8、 在有机电致发光器件中，能量转移方式： 单线态单线态 ； 三线态三线态； 单线态三线态； 三线态单线态。 对于荧光材料，它只能通过单线态单线态能量转移的方式来利用形成的单线态激子，因此其最高内量子效率为20%，最高外量子效率为5%。 对于磷光材料，它即能通过三线态三线态能量转移的方式来利用形成的三线态激子，又能通过单线态单线态能量转移方式，然后经过单线态三线态的系间窜越来利用形成的三线态激子，因此其最高内量子效率可达100%，最高外量子效率为25%。OLEDOLED的全彩显示的全彩显示1 1、发光颜色、发光颜色有机和聚合物发光颜色的特点：（1）发光颜色覆盖从紫外到红外整个波段。只要改变发色团的

9、化学结构或发色团上取代基种类和位置，就可实施颜色调控；（2）色纯差。有机和聚合物的吸收光谱和发射光谱一般都是宽带光谱，谱峰的半高宽度大约在100200nm之间，这是有机分子的振动能级与电子能级互相叠加的结果。相对于无机发光材料，色纯度要差的多；（3）形成基激复合物和发生能量转移。OLED实现彩色显示的方法：（1）分别制备红、绿、蓝三原色的发光中心，然后调节三种颜色不同程度的组合，产生彩色。（2）首先制备发白光的器件，然后通过彩色滤光膜得到三原色，重新组合三原色从而实现彩色显示。（3） 首先制备发蓝光的器件，然后通过蓝光激发其它层材料分别得到红光和绿光，从而进一步得到彩色显示。（4） 首先制备发

10、白光或近于白光的器件，然后通过微腔共振结构的调谐，得到不同波长的单色光，然后再获得彩色显示。（5）采用堆叠结构，将采用透明电极的红、绿、蓝发光器件纵向堆叠，从而实现彩色显示。OLEDOLED的失效机制的失效机制OLED失效的表现形式：（1）恒定电流工作条件下，亮度、效率逐渐下降。（2）OLEDs在一定湿度、温度的大气环境中存放一定时间，发光亮度、效率衰减直至发光消失。这一过程体现出的是OLEDs的存贮寿命。（3）不管是存贮，还是工作，所有失效的OLED都出现大量的不发光区域黑斑。OLED 失效机制：（1）短路现象。 由于有机薄膜不均匀致密，从而有贯穿有机层的微型导电通道形成。（2）黑斑的形成。 热效应有机薄层的热不稳定性导致了黑点的形成； 有机聚合物材料的化学不稳定