有機(jī)發(fā)光二極管原理及應(yīng)用

1、有機(jī)發(fā)光二極管(1)有機(jī)發(fā)光二極管(oled)的原理有機(jī)發(fā)光二極管(oled)同普通發(fā)光二極管(led)發(fā)光的原理相同，即利用半導(dǎo)體經(jīng) 過(guò)滲透雜質(zhì)處理后形成pn結(jié)，電子由p型材料引入，當(dāng)電子與半導(dǎo)體內(nèi)的空穴相遇時(shí)，有 可能掉到較低的能帶上，從而放出能量少能隙相同的光子，從而形成發(fā)光二極管。發(fā)光二極 管的光線波長(zhǎng)取決于發(fā)光材料的能隙大小。若要使二極管產(chǎn)生可見(jiàn)光，就要使材料的低能帶 與高能導(dǎo)帶之間的能隙大小必須落在狹窄的范圍內(nèi)，人約2至3電子伏特。能量為一電子伏 特的光子波長(zhǎng)為1240納米，處于紅外區(qū)，當(dāng)能量達(dá)到3電子伏特吋，發(fā)出光子的波長(zhǎng)約為 400納米左右，呈紫色。有機(jī)發(fā)光二極管與傳統(tǒng)發(fā)光二極

2、管的區(qū)別在于，有機(jī)發(fā)光二極管所采用的半導(dǎo)體材料為 有機(jī)分子材料。按照分子大小區(qū)分，可分為兩大類：小分子的稱z為低分子oled,人分子 的稱為高分子oledp型有機(jī)分子。當(dāng)p型有機(jī)分子和n型有機(jī)分子接觸吋，在兩者的接觸 面就會(huì)產(chǎn)生類似發(fā)光二極管一樣的發(fā)光現(xiàn)彖。此外，采用氧化錮錫作為p型接觸材料。由 于氧化鋼錫為透明導(dǎo)電材料，易于載流子注入，而且具有光線傳播還需要有透明性能，非常 適合做p型接觸材料。oled的典型結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單：玻璃基板(或塑料基襯)上首先有一層透明的氧化鈕錫陽(yáng) 極，上而覆蓋著增加穩(wěn)定性的鈍化層，再向上就是p型和n型有機(jī)半導(dǎo)體材料，最頂層是 鎂銀合金陰極。這些涂層都是熱蒸鍍到玻璃基

3、板上的，厚度非常薄，只有100到150納米, 小于一根頭發(fā)絲的1%，而傳統(tǒng)led的厚度至少需耍數(shù)微米。在電極兩端加上2v到10v的 電壓，pn結(jié)就口j以發(fā)出相當(dāng)明亮的光。這種基木結(jié)構(gòu)多年來(lái)一直沒(méi)冇太大的變化，人們稱 之為柯達(dá)型。由于組成材料的分子量很小，冥至小于最小的蛋白質(zhì)分子，所以柯達(dá)型的oled 又被稱為低分了 oledo第二種有機(jī)發(fā)光材料為高分子聚合物，也稱為高分子發(fā)光二極管(pled),由英國(guó)劍橋人 學(xué)的杰里米們勒徳及其同事首先發(fā)現(xiàn)。聚侖物人多由小的冇機(jī)分子以鏈狀方式結(jié)合在一起, 以旋涂法形成高分了有機(jī)發(fā)光二極管。旋轉(zhuǎn)涂布工藝采用的原理是：在旋轉(zhuǎn)的圓盤上(通常為每分鐘1200轉(zhuǎn)至150

4、0轉(zhuǎn))滴上 數(shù)滴液體，液體會(huì)因?yàn)樾D(zhuǎn)形成的離心力而呈薄膜狀分布。在這種狀態(tài)k，液體凝固后便可 在膜體上形成晶體管等組件。膜體的厚度可通過(guò)調(diào)節(jié)液體粘度及旋轉(zhuǎn)時(shí)間來(lái)調(diào)整。旋涂z后, 要采取烘t的步驟來(lái)除去溶劑。最初pled是由一種稱z為次苯基二價(jià)乙烯棊(ppv)單層活性聚合物，夾于氧化鋼錫和 鈣之間形成。鋼錫氧化物為載流子注入層，而鈣為電子傳遞層?，F(xiàn)在的pled 乂増?zhí)砹艘粚?聚合物載流了注入層。ppv聚合物產(chǎn)生黃光，具有效率高壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，這是由于在低壓工 作環(huán)境下，聚合物層具冇良好的導(dǎo)電性能。這種pled應(yīng)用于計(jì)算機(jī)顯示器，其壽命可長(zhǎng)達(dá) 10000小時(shí)，相當(dāng)于正常使用10年。其他的聚合物及復(fù)合

5、聚合物也在開(kāi)發(fā)z中，如陶氏化 學(xué)公司研究開(kāi)發(fā)了一種聚氟高分了。全彩色pled也在開(kāi)發(fā)中，主要是通過(guò)改變復(fù)合聚合物 片段的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能，令人遺憾的是，與ppv相比，各種全彩色侑機(jī)聚合物的壽命不 長(zhǎng)，而藍(lán)光聚合物始終不盡人意。但是低分了 oled與高分了 oled相比，在制作工藝上有不小的劣勢(shì)。小分了或寡聚物必 須山熱蒸鍍的方式制造元件，生產(chǎn)時(shí)必須使用髙粹度的真空系統(tǒng)，從而增加了制造成本。同 吋，在大面積化生產(chǎn)吋將遇到嚴(yán)重的問(wèn)題。而高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料則可以利用溶液制程貽 旋轉(zhuǎn)噴飾或搭配噴墨技術(shù)等方式制作元件，具有成木低且可以大面積生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。此外，研究高分子p型高分子及n型高分子材料還可以

6、應(yīng)用于cmos元件，其應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。所以，目前國(guó)際上對(duì)于高分子半導(dǎo)體的研究仍有很大的熱情。有機(jī)發(fā)光二極管（oled）的應(yīng)用由于有機(jī)發(fā)光二極管（oled）材料上的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于顯示器時(shí),無(wú)疑將會(huì)產(chǎn)住深遠(yuǎn)的影響。 與現(xiàn)有的各種顯示器：crt（陰極射線管顯示屏）、pdp（等離子顯示屏）、lcd（液品顯示屏）相 比，oled顯示器具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)：1、技術(shù)優(yōu)勢(shì)無(wú)輻射，超輕?。蛇_(dá)1毫米以f）,柔軟顯示，屏幕可卷曲；2、成本優(yōu)勢(shì) led制造工藝比較簡(jiǎn)單，批量生產(chǎn)吋的成木要比lcd至少節(jié)省20% ；3、適應(yīng)性強(qiáng)能在-45£80°c正常顯示；4、節(jié)能性強(qiáng)由于有機(jī)材料白己發(fā)光，駁動(dòng)電壓

7、低，無(wú)需后背光源，因而更加節(jié)省 能源；5、可視角大接近180度；6、反應(yīng)速度快oled顯示屏中的單個(gè)元素反應(yīng)速度是lcd液品屏的1000倍，可以實(shí)現(xiàn)精彩的視頻重放，色彩炫麗，絕不會(huì)出現(xiàn)液晶屏上的拖曳現(xiàn)象；7、外形優(yōu)勢(shì)oled的重量比lcd輕得多，而且可以做到更加輕薄。雖然一直以來(lái)，人們認(rèn)為oled最主要的缺點(diǎn)是壽命比lcd短，目前只能達(dá)到5000小時(shí), 而lcd可達(dá)10000小時(shí)，但最新的技術(shù)顯示，通過(guò)將磷光材料與制作tft背板的非晶硅集成, oled產(chǎn)品可能延長(zhǎng)3倍壽命。正因?yàn)閛led具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，所以具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。主要領(lǐng)域包括：商業(yè) 領(lǐng)域如pos機(jī)和atm機(jī)、復(fù)印機(jī)、游戲機(jī)等

8、；通訊領(lǐng)域如手機(jī)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端等；計(jì)算機(jī)領(lǐng) 域如pda、商用和家用計(jì)算機(jī)等;消費(fèi)類電子產(chǎn)品如音響設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、便攜式dvd；工 業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域如儀器儀表等；交通領(lǐng)域如gps、飛機(jī)儀表等。由于oled不需耍背光板，它可以做到很薄，所以令手機(jī)非?！笆萆怼?，專家稱今后幾 年內(nèi)，手機(jī)可能變得薄如紙片。再加上oled顯示屏很省電，因此，今后手機(jī)的待機(jī)吋間也 許可以達(dá)到30天。隨著3g的腳步臨近，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將向人們提供更多的視頻服務(wù)，對(duì)手機(jī)的 彩色顯示功能要求也就越多，oled顯示屏將完全能勝任。然而，oled最大的用途應(yīng)該還是在日后生產(chǎn)nj穿戴的數(shù)碼產(chǎn)品，國(guó)外一家公司稱他們 正在研究將只有指甲蓋大小的高分辨

9、率oled顯示器置入輕便的頭盜式取景器中。利用這種 內(nèi)置冇微型oled顯示器的半透明頭盔顯示器，飛行員可以毫不費(fèi)力地查看各種飛行數(shù)據(jù)； 正在進(jìn)行手術(shù)的外科醫(yī)生眼睛無(wú)需離開(kāi)手術(shù)臺(tái)就可以看到復(fù)雜的診斷圖像；飛行機(jī)械師在檢 修e機(jī)吋，隨著目光所至即能看到相應(yīng)部件的維修手冊(cè)。小有小的風(fēng)流，大有大的精彩，oled雖然已經(jīng)為大多數(shù)顯示屏生產(chǎn)商所認(rèn)可，視為未 來(lái)重要的顯示技術(shù)，但是冃前僅局限于運(yùn)用在小尺寸和顯示量較少的產(chǎn)品上，如數(shù)碼相機(jī)和 手機(jī)，在其他大尺寸產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域上，oled與其他傳統(tǒng)平面顯示技術(shù)相比仍無(wú)法勝岀。主 要的原因在于驅(qū)動(dòng)有機(jī)發(fā)光體的電路所需的多晶矽薄膜晶體管成木a高。但是在oled的實(shí)際應(yīng)

10、用中，并非總是一帆風(fēng)順。雖然oled技術(shù)對(duì)稱z為最理想的顯示 技術(shù)，但它的研究開(kāi)發(fā)歷史并不長(zhǎng)，要想真正實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化，必須克服以下一些具體的難題, 即因大面積化帶來(lái)工藝、設(shè)備技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)等方面的問(wèn)題，從單色顯示到多色顯示帶來(lái)的 問(wèn)題，封裝技術(shù)少使用壽命的問(wèn)題，陰極電極微細(xì)化的問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)技術(shù)問(wèn)題等。冇機(jī)膜的不均勻性將導(dǎo)致發(fā)光亮度和色彩的不均勻性，影響顯示效果。顯示面積增大, 意味著器件必須有很高的瞬間亮度和高的發(fā)光效率，并在高亮度下啟良好的穩(wěn)定性。從單色 顯示到多色顯示和彩色過(guò)渡時(shí)，將三種不同的發(fā)光材料分別鍍?cè)诜浅ＥR近的三個(gè)小區(qū)域上將 是又一大難題。要實(shí)現(xiàn)oled的商業(yè)化，使用壽命問(wèn)題必須解決，從材料和器件結(jié)構(gòu)著手是 途徑之一。驅(qū)動(dòng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室研究階段顯得不是很重要，但是一旦考慮到產(chǎn)業(yè)化和人面積化, 此問(wèn)題就會(huì)變得界常突出，至今為止，還沒(méi)有一套成熟的高度集成的大電流驅(qū)動(dòng)ic。當(dāng)前世界上關(guān)于oi.ed器件的開(kāi)發(fā)主要分布在li木、美國(guó)和歐州。歐美主要以高分子材 料為主，可望有比較長(zhǎng)的壽命。日木則以低分了材料為主，已獲得很好的發(fā)光亮度，發(fā)光效 率壽命。就目前的情況來(lái)看，在實(shí)際應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，h本遙遙領(lǐng)先，己經(jīng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用 階段。歐州居第二位，但在