有机发光二极管(OLED)的应用和发展

有机发光二极管（OLED）的应用和发展

摘要: 有机电致发光现象最早发现于上世纪50年代。这项技术最早存在很大的缺点，一开始并未引起广泛的研究兴趣。直到20年前发生的突破性进展，OLED得以实现了各种功能化，并成为了最有前途的显示和发光器件。本文先介绍了OLED的历史，然后讲解了OLED的原理，并重点介绍了OLED 的应用化技术和在各种方面的应用，最后提出了对我国OLED 技术发展的展望。

关键词电致发光；半导体；有机发光二极管；显示器；OLED 照明光电综合；显示驱动电路

1Abstract:phenomenon of OLED is found in 1950s.This technology had many disadvantages at early time,at the beginning ,researchers have no interests on it.Until the breakthrough progressment of 20 years ago,OLED just could accomplish every kind of effection and became the most promising showing and optical apparatus.First of all,this article introduces the history of OLED,then explains the theory,and puts more attention on applied technologies and applies of every aspect,at last,it involves the development of OLED technologies .

The key words : OLED semiconductor showplay Electroluminescent OLED illumination photoelectric synthesis show drive equipment

（一）OLED的历史

有机电致发光现象最早由A. Bernanose等在上世纪50年代发现。他们将吖啶橙和二羟基喹啉并吖啶沉淀在纤维素薄层上，并通以交流电，产生了历史上第一次电致发光现象。他们提出的解释是染料分子或其中的电子受激辐射。

1960年，美国New York大学的M. Pope小组研制了有机晶体的电子和空穴注入电极，它是当前所有OLED设备的基础。1963年，Pope等首次观察到直流电的电致发光现象 [2]，通过在真空下对的tetracene 掺杂的单晶蒽通以400V电压的直流电。当时所用的负极是一小块银电极，所用单晶的厚度达20微米。由于驱动电压过高，未能引起广泛的研究兴趣。他们提出的发光机理为电场加速电子激发使分子出现荧光现象。1965年，他们优化了实验条件并发现在缺少外电场的情况下，单晶蒽的发光来自于电子和空穴的重新结合。

同年，W. Helfrich和W. G. Schneider改进了Pope的工作 [3]，实现了同时性的电子和空穴双注入，他们所用的发光材料为纯的或掺

杂的绝缘体。在此之前Pope的单晶蒽电致发光器件只使用了一

个电子注入电极，而没有空穴注入电极。他们的研究工作成为之后所有双注入OLED器件的先驱。

在70年代的文献中，Hideki Shirakawa等报道了一系列氧化的和掺杂的聚合物具备强导电性。1975年英国国家物理实验R.Partridge 等首次成功制成了导电聚合物作为发光材料的电致发光材(polymer LED, PLED) [4]。

同时期报道了许多其他含共轭结构的主体与含共轭结构的活化剂所组成的有机材料的电致发光现象，但均未成功解决驱动电压高和效率低的问题。 [5] 有机电致发光设备的发展一度缺乏突破性进展。

1987年，Kodak公司的华裔科学家C. W. Tang发现了三明治结构的OLED器件(fig1)， [6] 值得注意的是，OLED这个术语直到此时才出现，用来指他的三明治结构、具有独立电子和空穴传输层，使

电子和空穴在中间的有机层发生结合发光的器件。他采用可用真空镀膜的小分子材料8-羟基喹啉铝(Alq3)作为电子传输材料、芳香族二胺作为空穴传输材料成，实现了低驱动电压、高亮度、高发光效率等特点，开创了当今OLED研究和生产的新时代。

Tang的绿光OLED结构和所用材料的分子结构

1990年，剑桥大学卡文迪许实验室又成功地报道了共轭聚合物聚(对苯撑乙烯)(PPV)的电致发光现象。这一重大发现，开辟了发光器件的又一新领域——聚合物薄膜电致发光器件的研究。

（二）电致发光的原理及其结构

（1）电致发光材料是一种在电场激发下产生发光现象的物质，他是将电能转变为光能的过程

有机小分子电致发光的原理是:从阴极注入电子,从阳极注入空穴,被注入的电子和空穴在有机层内传输。第一层的作用是传输空穴和阻挡电子,使得没有与空穴复合的电子不能进入正电极,第二层是电致

发光层,被注入的电子和空穴在有机层内传输,并在发光层内复合,从而激发发光层分子产生单态激子,单态激子辐射衰减而发光。对于聚合物电致发光过程则解释为:在电场的作用下,将空穴和电子分别注

入到共轭高分子的最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO),于是就会产生正、负极子,极子在聚合物链段上转移,最后复合形成单态激子,单态激子辐射衰减而发光。

也有人认为,电致发光机理属于注入式发光,在正向偏压的作用下,ITO电极向电荷传输层注入空穴,在电场的作用下向传输层界面移动,而由铝电极注入的电子也由电子传输层向界面移动,由于势垒的

作用,电子不易进入电荷传输层,而在界面附近的发光层(Alq3)一侧

积累。由于激子产生的几率与电子和空穴浓度的乘积成正比,在空穴