OLED显示技术 教学课件

有机发光二极管显示（OLED）

一、有机发光二极管显示简介有机发光显示器（OLED），是以有机薄膜作为发光体的自发光显示器件。原理是：通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光OLED已成为当今超薄、大面积平板显示器件研究的热门ＯＬＥＤ技术具有下列优越的使用特性１．自发光器件，高亮度，高发光效率２．全固态组件，抗震性好，能适应恶劣环境３．可以做得很薄―厚度为目前液晶的1/3４．高对比度５．微秒级反应时间６．超广視角７．低功率消耗８．可使用溫度范围大９．可曲挠面板应用

可以卷起来的显示器有机发光二极管

OLED的缺点使用寿命仍不及LCD—OLED的寿命约为10000小時。OLED的各个色彩不均—红绿蓝這三個个像素都需要不同的驱动电压，导致色彩平衡性较差，精细度有待加強二．ＯＬＥＤ显示原理OLED结构图OLED发光原理ＯＬＥＤ属于载流子双注入型发光器件发光机理：在外界电压驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生了发光现象。发光过程通常由５个阶段完成（１）在外加电场作用下载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入（２）载流子迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移（３）载流子复合：电子和空穴复合产生激子（４）激子迁移：激子在电场作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态（５）电致发光：激发态能量通过辐射跃迁产生光子三.OLED分类根据材料不同OLED可以分为两大类：聚合物器件（PLED）和小分子器件ＯＬＥＤ按照驱动方式不同也可分为两种：有源驱动（ＡＭ－ＯＬＥＤ）方式和无源驱动方式（ＰＭ－ＯＬＥＤ）随着ＯＬＥＤ技术的发展，产生了很多新的分类方法或新型器件：柔韧性ＯＬＥＤ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＯＬＥＤ），顶部发射ＯＬＥＤ（ＴＯＰｅｍｉｔｔｉｎｇＯＬＥＤ），磷光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）、微显示ＯＬＥＤ、白光ＯＬＥＤ、层叠结构ＯＬＥＤ等ＯＬＥＤ显示材料1、用于电致发光的有机材料应具备以下特性：（１）在可见光区域内具有较高的荧光量子效率或良好的半导体特性，能有效地传导电子或空穴（２）高质量成膜特性（３）良好的稳定性和机械加工性能电致发光中常用的材料包括小分子材料和聚合物小分子的优点：一是分子结构确定，易于合成和纯化二是小分子化合物多采用真空蒸镀成膜，容易形成致密而纯净的薄膜聚合物多采用湿法制膜，如旋转涂覆、喷墨打印技术、丝网印刷等成膜技术。这些技术相比真空蒸镀法而言工艺简单、设备低廉，从而在批量生产中有成本优势。但是这种湿法制膜技术在制备多层膜结构时，由于溶剂的实用经常会导致前一层膜的损坏。而且聚合物材料柔韧性好，有望在软屏显示中得到使用总体来说小分子材料器件的工艺较为成熟，有望近期进入产业化生产阶段，聚合物作为很有前途的研究方向，不久以后也会进入产业化阶段，给ＯＬＥＤ产业带来强有力的推进2、小分子OLED用材料

主要有电极材料，载流子输送材料和发光材料。1电极材料1)阴极材料

为提高电子的注入效率，要求选用功函数尽可能低的材料做阴极，功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。A．单层金属阴极

如Ag、Al、Li、Mg、Ca、In等。B．合金阴极

将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极、如Mg:Ag（10:1），Li:Al(0.6%Li)合金电极，功函数分别为3.7eV和3.2eV。

优点：提高器件量子效率和稳定性；

能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。C．层状阴极

由一层极薄的绝缘材料如LiF,Li2O，MgO，Al2O3等和外面一层较厚的Al组成，其电子注入性能较纯Al电极高，可得到更高的发光效率和更好的I-V特性曲线。D．掺杂复合型电极

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，可大大改善器件性能2)阳极材料

为提高空穴的注入效率，要求阳极的功函数尽可能高。作为显示器件还要求阳极透明，一般采用的有Au、透明导电聚合物（如聚苯胺）和ITO导电玻璃，常用ITO玻璃这类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。最常用的HTM均为芳香多胺类化合物，主要是三苯胺衍生物。2）电子输运材料(ETM)

现在采用的器件结构中电子传输层与发光层大多是合并的，因此专门用于电子传输的有机材料不多。这类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，可以形成稳定的负离子。这类材料包括多环共轭芳香化合物、噁唑衍生物及香豆素衍生物2载流子输送材料1）空穴输送材料（HTM）3

发光材料

选择发光材料应满足下列条件：

A．高量子效率的荧光特性，荧光光谱主要分布400-700nm可见光区域。

B.能获得较高的电致发光效率和亮度

C．好的成膜性，在几十纳米的薄层中不产生针孔。

D．良好的热稳定性和化学稳定性发光材料有两大类：一种是具有一定的载流子传输特性，在有机发光二极管中可以单独成层的主体发光材料，另一种是不具有载流子传输性，只能以掺杂方式使用的发光染料1)金属络合物发光材料

金属络合物介于有机与无机物之间，既有有机物的高荧光量子效率，又有无机物的高稳定性，被视为最有应用前景的一类发光材料按照发光机制不同，金属络合物发光材料优可以分为配体发光络合物和中心离子发光型络合物。8-羟基喹啉铝（Alq3）及其衍生物是配体发光型络合物。其中8-羟基喹啉铝是目前应用最普遍的一种电子传输发光材料。同时8-羟基喹啉铝还作为最常用的主体材料通过掺杂实现高效率的绿光、黄光和红光发射按照分子结构，可分为金属络合物和有机小分子2)有机小分子发光材料

主要为有机染料，具有化学修饰性强，选择范围广，易于提纯，量子效率高，可产生红、绿、蓝、黄等各种颜色发射峰等优点，但大多数有机染料在固态时存在浓度淬灭等问题，导致发射峰变宽或红移，所以一般将它们以低浓度方式掺杂在具有某种载流子性质的主体中，主体材料通常与ETM和HTM层采用相同的材料。（1）红光材料

主要有：罗丹明类染料，DCM，DCT，DCJT，DCJTB，DCJTI和TPBD等

（2）绿光材料

主要有：香豆素染料Coumarin6(Kodak公司第一个采用)，奎丫啶酮（quinacridone,QA）（先锋公司专利），六苯并苯(Coronene)，苯胺类(naphthalimide).

（3）蓝光材料

主要有：N-芳香基苯并咪唑类；1，2，4-三唑衍生物（TAZ）（也是ETM材料）；1，3-4-噁二唑的衍生物OXD-（P-NMe2）（高亮度；1000cd/m2）;双芪类(Distyrylarylene);BPVBi(亮度可达600