OLED顯示技術(shù) 教學(xué)課件

有機(jī)發(fā)光二極管顯示（OLED）

一、有機(jī)發(fā)光二極管顯示簡介有機(jī)發(fā)光顯示器（OLED），是以有機(jī)薄膜作為發(fā)光體的自發(fā)光顯示器件。原理是：通過正負(fù)載流子注入有機(jī)半導(dǎo)體薄膜后復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光OLED已成為當(dāng)今超薄、大面積平板顯示器件研究的熱門ＯＬＥＤ技術(shù)具有下列優(yōu)越的使用特性１．自發(fā)光器件，高亮度，高發(fā)光效率２．全固態(tài)組件，抗震性好，能適應(yīng)惡劣環(huán)境３．可以做得很薄―厚度為目前液晶的1/3４．高對比度５．微秒級反應(yīng)時間６．超廣視角７．低功率消耗８．可使用溫度范圍大９．可曲撓面板應(yīng)用

可以卷起來的顯示器有機(jī)發(fā)光二極管

OLED的缺點(diǎn)使用壽命仍不及LCD—OLED的壽命約為10000小時。OLED的各個色彩不均—紅綠藍(lán)這三個個像素都需要不同的驅(qū)動電壓，導(dǎo)致色彩平衡性較差，精細(xì)度有待加強(qiáng)二．ＯＬＥＤ顯示原理OLED結(jié)構(gòu)圖OLED發(fā)光原理ＯＬＥＤ屬于載流子雙注入型發(fā)光器件發(fā)光機(jī)理：在外界電壓驅(qū)動下，由電極注入的電子和空穴在有機(jī)材料中復(fù)合放出能量，并將能量傳遞給有機(jī)發(fā)光物質(zhì)的分子，后者受到激發(fā)，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)受激分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時輻射躍遷產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象。發(fā)光過程通常由５個階段完成（１）在外加電場作用下載流子的注入：電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機(jī)功能薄膜注入（２）載流子遷移：注入的電子和空穴分別從電子輸送層和空穴輸送層向發(fā)光層遷移（３）載流子復(fù)合：電子和空穴復(fù)合產(chǎn)生激子（４）激子遷移：激子在電場作用下遷移，能量傳遞給發(fā)光分子，并激發(fā)電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)（５）電致發(fā)光：激發(fā)態(tài)能量通過輻射躍遷產(chǎn)生光子三.OLED分類根據(jù)材料不同OLED可以分為兩大類：聚合物器件（PLED）和小分子器件ＯＬＥＤ按照驅(qū)動方式不同也可分為兩種：有源驅(qū)動（ＡＭ－ＯＬＥＤ）方式和無源驅(qū)動方式（ＰＭ－ＯＬＥＤ）隨著ＯＬＥＤ技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了很多新的分類方法或新型器件：柔韌性ＯＬＥＤ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＯＬＥＤ），頂部發(fā)射ＯＬＥＤ（ＴＯＰｅｍｉｔｔｉｎｇＯＬＥＤ），磷光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）、微顯示ＯＬＥＤ、白光ＯＬＥＤ、層疊結(jié)構(gòu)ＯＬＥＤ等ＯＬＥＤ顯示材料1、用于電致發(fā)光的有機(jī)材料應(yīng)具備以下特性：（１）在可見光區(qū)域內(nèi)具有較高的熒光量子效率或良好的半導(dǎo)體特性，能有效地傳導(dǎo)電子或空穴（２）高質(zhì)量成膜特性（３）良好的穩(wěn)定性和機(jī)械加工性能電致發(fā)光中常用的材料包括小分子材料和聚合物小分子的優(yōu)點(diǎn)：一是分子結(jié)構(gòu)確定，易于合成和純化二是小分子化合物多采用真空蒸鍍成膜，容易形成致密而純凈的薄膜聚合物多采用濕法制膜，如旋轉(zhuǎn)涂覆、噴墨打印技術(shù)、絲網(wǎng)印刷等成膜技術(shù)。這些技術(shù)相比真空蒸鍍法而言工藝簡單、設(shè)備低廉，從而在批量生產(chǎn)中有成本優(yōu)勢。但是這種濕法制膜技術(shù)在制備多層膜結(jié)構(gòu)時，由于溶劑的實(shí)用經(jīng)常會導(dǎo)致前一層膜的損壞。而且聚合物材料柔韌性好，有望在軟屏顯示中得到使用總體來說小分子材料器件的工藝較為成熟，有望近期進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段，聚合物作為很有前途的研究方向，不久以后也會進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，給ＯＬＥＤ產(chǎn)業(yè)帶來強(qiáng)有力的推進(jìn)2、小分子OLED用材料

主要有電極材料，載流子輸送材料和發(fā)光材料。1電極材料1)陰極材料

為提高電子的注入效率，要求選用功函數(shù)盡可能低的材料做陰極，功函數(shù)越低，發(fā)光亮度越高，使用壽命越長。A．單層金屬陰極

如Ag、Al、Li、Mg、Ca、In等。B．合金陰極

將性質(zhì)活潑的低功函數(shù)金屬和化學(xué)性能較穩(wěn)定的高功函數(shù)金屬一起蒸發(fā)形成金屬陰極、如Mg:Ag（10:1），Li:Al(0.6%Li)合金電極，功函數(shù)分別為3.7eV和3.2eV。

優(yōu)點(diǎn)：提高器件量子效率和穩(wěn)定性；

能在有機(jī)膜上形成穩(wěn)定堅(jiān)固的金屬薄膜。C．層狀陰極

由一層極薄的絕緣材料如LiF,Li2O，MgO，Al2O3等和外面一層較厚的Al組成，其電子注入性能較純Al電極高，可得到更高的發(fā)光效率和更好的I-V特性曲線。D．摻雜復(fù)合型電極

將摻雜有低功函數(shù)金屬的有機(jī)層夾在陰極和有機(jī)發(fā)光層之間，可大大改善器件性能2)陽極材料

為提高空穴的注入效率，要求陽極的功函數(shù)盡可能高。作為顯示器件還要求陽極透明，一般采用的有Au、透明導(dǎo)電聚合物（如聚苯胺）和ITO導(dǎo)電玻璃，常用ITO玻璃這類材料在分子結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為富電子體系，具有較強(qiáng)的電子給予能力。最常用的HTM均為芳香多胺類化合物，主要是三苯胺衍生物。2）電子輸運(yùn)材料(ETM)

現(xiàn)在采用的器件結(jié)構(gòu)中電子傳輸層與發(fā)光層大多是合并的，因此專門用于電子傳輸?shù)挠袡C(jī)材料不多。這類材料在分子結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為缺電子體系，具有較強(qiáng)的電子接受能力，可以形成穩(wěn)定的負(fù)離子。這類材料包括多環(huán)共軛芳香化合物、噁唑衍生物及香豆素衍生物2載流子輸送材料1）空穴輸送材料（HTM）3

發(fā)光材料

選擇發(fā)光材料應(yīng)滿足下列條件：

A．高量子效率的熒光特性，熒光光譜主要分布400-700nm可見光區(qū)域。

B.能獲得較高的電致發(fā)光效率和亮度

C．好的成膜性，在幾十納米的薄層中不產(chǎn)生針孔。

D．良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性發(fā)光材料有兩大類：一種是具有一定的載流子傳輸特性，在有機(jī)發(fā)光二極管中可以單獨(dú)成層的主體發(fā)光材料，另一種是不具有載流子傳輸性，只能以摻雜方式使用的發(fā)光染料1)金屬絡(luò)合物發(fā)光材料

金屬絡(luò)合物介于有機(jī)與無機(jī)物之間，既有有機(jī)物的高熒光量子效率，又有無機(jī)物的高穩(wěn)定性，被視為最有應(yīng)用前景的一類發(fā)光材料按照發(fā)光機(jī)制不同，金屬絡(luò)合物發(fā)光材料優(yōu)可以分為配體發(fā)光絡(luò)合物和中心離子發(fā)光型絡(luò)合物。8-羥基喹啉鋁（Alq3）及其衍生物是配體發(fā)光型絡(luò)合物。其中8-羥基喹啉鋁是目前應(yīng)用最普遍的一種電子傳輸發(fā)光材料。同時8-羥基喹啉鋁還作為最常用的主體材料通過摻雜實(shí)現(xiàn)高效率的綠光、黃光和紅光發(fā)射按照分子結(jié)構(gòu)，可分為金屬絡(luò)合物和有機(jī)小分子2)有機(jī)小分子發(fā)光材料

主要為有機(jī)染料，具有化學(xué)修飾性強(qiáng)，選擇范圍廣，易于提純，量子效率高，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等各種顏色發(fā)射峰等優(yōu)點(diǎn)，但大多數(shù)有機(jī)染料在固態(tài)時存在濃度淬滅等問題，導(dǎo)致發(fā)射峰變寬或紅移，所以一般將它們以低濃度方式摻雜在具有某種載流子性質(zhì)的主體中，主體材料通常與ETM和HTM層采用相同的材料。（1）紅光材料

主要有：羅丹明類染料，DCM，DCT，DCJT，DCJTB，DCJTI和TPBD等

（2）綠光材料

主要有：香豆素染料Coumarin6(Kodak公司第一個采用)，奎丫啶酮（quinacridone,QA）（先鋒公司專利），六苯并苯(Coronene)，苯胺類(naphthalimide).

（3）藍(lán)光材料

主要有：N-芳香基苯并咪唑類；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）;雙芪類(Distyrylarylene);BPVBi(亮度可達(dá)600