有機(jī)電致發(fā)光顯示技術(shù)

1、有機(jī)電致發(fā)光顯示 一、有機(jī)電致發(fā)光顯示發(fā)展歷程一、有機(jī)電致發(fā)光顯示發(fā)展歷程二、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的全彩顯示的全彩顯示五、五、OLEDOLED的失效機(jī)制的失效機(jī)制有機(jī)電致發(fā)光顯示發(fā)展歷程有機(jī)電致發(fā)光顯示發(fā)展歷程1963年年 New York Univ.的的Pope等第一次發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單等第一次發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象。單晶層厚度單晶層厚度20 20 m m ， 驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)電壓400400V V 1982年年 Vincett的研究小組制備出厚度的研究小組制備出厚度0.6 m 蒽的薄蒽的

2、薄 膜，并觀測(cè)到電致發(fā)光。膜，并觀測(cè)到電致發(fā)光。驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)電壓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 公司的鄧青云等采用了夾層式的多層器件公司的鄧青云等采用了夾層式的多層器件結(jié)構(gòu)，開(kāi)創(chuàng)了有機(jī)電致發(fā)光的新的時(shí)代。結(jié)構(gòu)，開(kāi)創(chuàng)了有機(jī)電致發(fā)光的新的時(shí)代。 驅(qū)動(dòng)電壓小于驅(qū)動(dòng)電壓小于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創(chuàng)新點(diǎn)：創(chuàng)新點(diǎn)： （1 1）多功能有機(jī)層的結(jié)構(gòu)；（）多功能有機(jī)層的結(jié)構(gòu)；（2 2）超薄的有機(jī)層厚度）超薄的有機(jī)層厚度19901990年，英國(guó)劍橋大學(xué)年，

3、英國(guó)劍橋大學(xué)CavendishCavendish實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室的Friend RHFriend RH等人等人首次采用共軛聚合物聚對(duì)苯撐乙烯（首次采用共軛聚合物聚對(duì)苯撐乙烯（PPVPPV，polyphenylenepolyphenylene vinylenevinylene) )制作了高分子發(fā)光二極管，簡(jiǎn)化了制備工藝，制作了高分子發(fā)光二極管，簡(jiǎn)化了制備工藝，開(kāi)辟了發(fā)光器件的又一個(gè)新領(lǐng)域開(kāi)辟了發(fā)光器件的又一個(gè)新領(lǐng)域聚合物薄膜電致發(fā)光聚合物薄膜電致發(fā)光器件。器件。 19971997年，年，Princeton Univ. Forrest S RPrinceton Univ. Forrest S R的小

4、組發(fā)現(xiàn)磷光的小組發(fā)現(xiàn)磷光的有機(jī)電致發(fā)光材料，使得有機(jī)電致發(fā)光器件的內(nèi)量子的有機(jī)電致發(fā)光材料，使得有機(jī)電致發(fā)光器件的內(nèi)量子效率可能到達(dá)效率可能到達(dá)100100。近十多年里,OLED作為一種新型顯示技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，就器件的發(fā)光亮度、發(fā)光效率和壽命而言，OLED器件已經(jīng)基本達(dá)到了實(shí)用的要求。 如發(fā)光效率：10lm/W； 穩(wěn)定性：亮度為100cd/m2時(shí)，工作壽命大于10000小時(shí)； 發(fā)光壽命：綠光器件達(dá)8萬(wàn)小時(shí)，黃光器件達(dá)3萬(wàn)小時(shí)，藍(lán)光器件達(dá)8千小時(shí)； 目前最大尺寸：已經(jīng)達(dá)到55英寸。OLEDOLED的工作原理的工作原理 OLED器件器件發(fā)光過(guò)程發(fā)光過(guò)程 1) 載流子注入載流子注入2) 載

5、流子傳輸載流子傳輸3) 激子的形成激子的形成4) 輻射發(fā)光輻射發(fā)光襯襯底底透明透明陽(yáng)極陽(yáng)極金金屬陰極屬陰極有機(jī)有機(jī)層層eheh復(fù)復(fù)合合光光發(fā)發(fā)射射DC 電電源源eheeeehhhhh h q q = qV- = qV- bibi bibi C C A A陽(yáng)極陽(yáng)極有機(jī)有機(jī)層層陰極陰極OLEDOLED制作材料制作材料OLEDOLED制作材料包括：制作材料包括： 空穴傳輸材料、電子傳輸材料、發(fā)光材料。（1）空穴傳輸材料應(yīng)滿足的要求 具有良好的空穴傳輸特性，即空穴遷移率高； 具有較低的電子親和能，有利于空穴注入； 激發(fā)能量高于發(fā)光層的激發(fā)能量； 不能與發(fā)光層形成激基復(fù)合物； 具有良好的成膜性和較高的玻

6、璃化溫度，熱穩(wěn)定性好，可以用真空蒸發(fā)法形成致密的薄膜，不易結(jié)晶。 （2）電子傳輸材料應(yīng)滿足的要求 具有良好的電子傳輸特性，即電子遷移率高； 具有較高的電子親和能，易于由陰極注入電子； 相對(duì)較高的電離能，有利于阻擋空穴； 不能與發(fā)光層形成激基復(fù)合物； 成膜性和熱穩(wěn)定性良好，不易結(jié)晶。（3）小分子發(fā)光材料應(yīng)滿足的要求 具有高效率的熒光量子效率； 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不與電極和載流子傳輸材料發(fā)生反應(yīng)； 易形成致密的非晶態(tài)膜，不易結(jié)晶； 具有適當(dāng)?shù)陌l(fā)光波長(zhǎng)； 具有一定的載流子傳輸能力。（4）聚合物發(fā)光材料聚合物發(fā)光材料的特性聚合物發(fā)光材料的特性: : 當(dāng)短波光照射時(shí)，在390nm780nm

7、的可見(jiàn)光范圍內(nèi)，聚合物粉末或溶液具有高效率的熒光； 具有較高的導(dǎo)電率，呈現(xiàn)良好的半導(dǎo)體特性； 具有良好的成膜特性，在幾百甚至幾十納米的薄膜內(nèi)基本無(wú)針孔； 穩(wěn)定性強(qiáng)，一般都具有良好的機(jī)械加工性能。共軛聚合物用于電致發(fā)光的優(yōu)點(diǎn)共軛聚合物用于電致發(fā)光的優(yōu)點(diǎn): : 可通過(guò)旋涂的方法制成大面積薄膜; 可以通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變或修飾來(lái)調(diào)節(jié)共軛聚合物的電子結(jié)構(gòu)、發(fā)光顏色; 雖然聚合物的導(dǎo)電率很低,但是發(fā)光層的厚度很薄(10nm100nm),所以在很低的外電壓下,加在聚合物薄膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度也足以產(chǎn)生使器件發(fā)光所要求的電流密度。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：穩(wěn)定性不夠；壽命不長(zhǎng)；發(fā)光效率低；成膜技術(shù)不成熟。（5）三線態(tài)電致發(fā)光材料

8、 在有機(jī)電致發(fā)光器件中，能量轉(zhuǎn)移方式： 單線態(tài)單線態(tài) ； 三線態(tài)三線態(tài)； 單線態(tài)三線態(tài)； 三線態(tài)單線態(tài)。 對(duì)于熒光材料，它只能通過(guò)單線態(tài)單線態(tài)能量轉(zhuǎn)移的方式來(lái)利用形成的單線態(tài)激子，因此其最高內(nèi)量子效率為20%，最高外量子效率為5%。 對(duì)于磷光材料，它即能通過(guò)三線態(tài)三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移的方式來(lái)利用形成的三線態(tài)激子，又能通過(guò)單線態(tài)單線態(tài)能量轉(zhuǎn)移方式，然后經(jīng)過(guò)單線態(tài)三線態(tài)的系間竄越來(lái)利用形成的三線態(tài)激子，因此其最高內(nèi)量子效率可達(dá)100%，最高外量子效率為25%。OLEDOLED的全彩顯示的全彩顯示1 1、發(fā)光顏色、發(fā)光顏色有機(jī)和聚合物發(fā)光顏色的特點(diǎn)：（1）發(fā)光顏色覆蓋從紫外到紅外整個(gè)波段。只要改變發(fā)色團(tuán)的

9、化學(xué)結(jié)構(gòu)或發(fā)色團(tuán)上取代基種類和位置，就可實(shí)施顏色調(diào)控；（2）色純差。有機(jī)和聚合物的吸收光譜和發(fā)射光譜一般都是寬帶光譜，譜峰的半高寬度大約在100200nm之間，這是有機(jī)分子的振動(dòng)能級(jí)與電子能級(jí)互相疊加的結(jié)果。相對(duì)于無(wú)機(jī)發(fā)光材料，色純度要差的多；（3）形成基激復(fù)合物和發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。OLED實(shí)現(xiàn)彩色顯示的方法：（1）分別制備紅、綠、藍(lán)三原色的發(fā)光中心，然后調(diào)節(jié)三種顏色不同程度的組合，產(chǎn)生彩色。（2）首先制備發(fā)白光的器件，然后通過(guò)彩色濾光膜得到三原色，重新組合三原色從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。（3） 首先制備發(fā)藍(lán)光的器件，然后通過(guò)藍(lán)光激發(fā)其它層材料分別得到紅光和綠光，從而進(jìn)一步得到彩色顯示。（4） 首先制備發(fā)

10、白光或近于白光的器件，然后通過(guò)微腔共振結(jié)構(gòu)的調(diào)諧，得到不同波長(zhǎng)的單色光，然后再獲得彩色顯示。（5）采用堆疊結(jié)構(gòu)，將采用透明電極的紅、綠、藍(lán)發(fā)光器件縱向堆疊，從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。OLEDOLED的失效機(jī)制的失效機(jī)制OLED失效的表現(xiàn)形式：（1）恒定電流工作條件下，亮度、效率逐漸下降。（2）OLEDs在一定濕度、溫度的大氣環(huán)境中存放一定時(shí)間，發(fā)光亮度、效率衰減直至發(fā)光消失。這一過(guò)程體現(xiàn)出的是OLEDs的存貯壽命。（3）不管是存貯，還是工作，所有失效的OLED都出現(xiàn)大量的不發(fā)光區(qū)域黑斑。OLED 失效機(jī)制：（1）短路現(xiàn)象。 由于有機(jī)薄膜不均勻致密，從而有貫穿有機(jī)層的微型導(dǎo)電通道形成。（2）黑斑的形成。 熱效應(yīng)有機(jī)薄層的熱不穩(wěn)定性導(dǎo)致了黑點(diǎn)的形成； 有機(jī)聚合物材料的化學(xué)不穩(wěn)定