有机电致发光器件及器件界面特性
有机电致发光器件OLED技术介绍
有机电致发光器件OLED技术介绍有机电致发光器件OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种新型的发光器件技术，由有机材料制成。
OLED技术结合了有机材料的特性和发光器件的的特性，可以在不需要背光的情况下发出颜色丰富、亮度较高的光。
它具有响应快、发光效率高、能耗低等优点，因此在显示技术领域具有广阔的应用前景。
OLED技术是基于有机材料中的发光现象。
有机材料是一种由碳元素构成的化合物，具有很强的光致发光特性。
与传统的LED器件相比，OLED器件不需要外部的背光源，而是利用有机材料自身的特性直接发光，因此OLED器件可以制作得非常薄，达到几个纳米的厚度。
OLED器件由四个不同的部分组成：一层有机发光层、两层电极和一层衬底层。
其中，有机发光层是OLED器件的最关键部分，它薄至仅几纳米，通过在该层中注入电荷，有机分子发生电致发光现象。
电荷分为正电荷和负电荷，它们在有机发光层内重组，释放出能量并发出光。
有机发光层的材料通常采用芳香族化合物以及有机金属配合物等。
OLED的工作原理是由电流经过电极进入有机发光层时，电流携带着电子和正孔进入有机发光层，电子和正孔在该层中相遇并发生复合。
在复合的过程中，电荷之间的能量被释放成光能，发出可见光。
而且，由于电荷可以自由运动，OLED器件具有快速的响应速度，可以实现高频率的图像刷新，扩大了其在电视和显示器领域的应用。
OLED技术具有许多优势。
首先，它可以制造出非常薄、灵活的器件。
由于有机材料可以制造成非常薄的膜，因此OLED显示器可以做到薄如蝉翼，并且可以弯曲、折叠，实现更灵活的设计。
其次，OLED器件具有高亮度和鲜艳的颜色。
由于OLED器件可以直接发光，而不需要背光源，因此可以实现更高的亮度，并且颜色更加鲜艳，对比度更高。
此外，OLED 器件的发光效率也比传统的LED器件高，能耗更低。
最后，OLED器件具有非常快速的响应速度。
由于电荷在有机材料中的运动速度非常快，因此OLED器件可以实现高频率的图像刷新，不会出现拖影现象。
OLED
分类
（一）从器件结构上进行分类 OLED，是一种有机电致发光器件，由比较特殊的有机材料构成的，按照其结构的不同可以将其划分为四种 类型，即单层器件、双层器件、三层器件以及多层器件。 （1）单层器件 单层器件也就是在器件的正、负极之间接入一层可以发光的有机层，其结构为衬底/ITO/发光层/阴极。在这 种结构中由于电子、空穴注入、传输不平衡，导致器件效率、亮度都较低，器件稳定性差。 （2）双层器件 双层器件是在单层器件的基础上,在发光层两侧加入空穴传输层（HTL）或电子传输层（ETL），克服了单层 器件载流子注入不平衡的问题，改善了器件的电压-电流特性，提高了器件的发光效率。 （3）三层器件 三层器件结构是应用最广泛的一种结构，其结构为衬底/ITO/HTL/发光层/ETL/阴极。这种结构的优点是使激 子被局限在发光层中，进而提高器件的效率。
电子产品领域中，OLED应用最为广泛的就是智能手机，其次是笔记本、显示屏、电视、平板、数码相机等 领域，由于OLED显示屏色彩更加浓艳，并且可以对色彩进行调教（不同显示模式），因此在实际应用中非常广 泛，特别是当今的曲面电视，广受群众的好评。
这里需要提一点VR技术，LCD屏观看VR设备有非常严重的拖影，但在OLED屏幕中会缓解非常多，这是因 为OLED屏是点亮光分子，而液晶是光液体流动。因此，在16年OLED屏幕正式超越了LCD屏，成为了手机界的 新宠儿。
（3）电子和空穴的再结合。当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时，电子和空穴会进行再结合并 在发光层产生激子。
（4）激子的退激发光。
显示技术
分类
优势
1、OLED显示技术依制程方式分为高分子制程及小分子制程两类，高分子制程(PLED)因不需薄膜制程，故 设备投资及生产成本均远低于TFT-LCD(类似CD—R以旋转涂布spin-coating方式涂模)，较利于大尺寸显示器的 发展。但由于PLED每个颜色的衰减常数不同，因此产品多彩化不但困难，产品使用寿命也因而受到影响。小分 子有机电激发光元件虽在多彩化方面优于高分子有机电激发光元件，但设备投资及生产成本较高(因采加热蒸镀方 式蒸镀多层有机薄膜材料，为避免材料间的相互污染，故必须使用价格昂贵的多腔体的真空设备，且驱动电压大 及产出率较低。
有机电致发光器件OLED技术介绍
有机电致发光器件OLED技术介绍有机电致发光器件(Organic Light-Emitting Diode, OLED)是一种新型的发光器件技术，由有机材料构成。
与传统的液晶显示技术相比，OLED具有更高的亮度、对比度、响应速度和视角范围。
它也具有更薄、更轻、更柔性以及更低的功耗特性。
因此，OLED被广泛运用于电视、手机、平板电脑和显示屏等各种领域。
以下是OLED技术的介绍。
首先，OLED的工作原理是通过在有机材料中注入电流来激发有机分子发光。
它由四个主要的组成部分构成：有机发光层、电子传输层、空穴传输层和电子注入层。
当电流通过电子传输层和空穴传输层时，电荷载流子在发光层中结合并释放出能量，产生光子。
这一发射光子的过程是受电流调控的，因此可以随时调整亮度。
OLED的一个重要特点是可以实现主动矩阵驱动，这意味着每个像素点都能够独立控制。
这种能力使得OLED在显示领域非常有优势。
与传统的液晶显示技术相比，液晶显示技术需要背光源才能产生光亮的像素。
而OLED每个像素都能够自己发光，因此具有更高的对比度和更广的视角范围。
此外，OLED还具有高亮度和真实色彩的优势。
有机材料可以发射出非常鲜艳和纯净的颜色，而且亮度更高，使得OLED在显示领域表现出色。
在电视和手机等大屏幕设备上，OLED可以提供更丰富、逼真的视觉体验。
另外，OLED的柔性特性也为其应用提供了更多可能。
传统的液晶显示器需要通过切割和粘贴的方式来制作大屏幕设备，而OLED可以在柔性底板上制作，从而实现超薄和弯曲的显示器。
这使得OLED可以应用于可穿戴设备、卷曲屏幕和可折叠设备等领域。
尽管OLED在显示技术中有着许多优势，但也存在一些挑战。
其中之一是有机材料的寿命问题。
有机材料在使用过程中会逐渐降解和失去发光性能，从而影响显示质量和寿命。
为了解决这个问题，研究人员一直在努力开发新的有机材料以提高稳定性。
另一个挑战是制造成本。
目前，OLED 的制造成本相对较高，限制了其在大规模应用中的普及。
OLED有机电致发光材料与器件
1、有机材料中载流子输运（纵波、孤子）P16~P17与无机半导体或单晶材料不同的是，有机半导体中并没有延续的能带，有机半导体的结构中都会有去定域化的π电子，这些电子比较自由，但也只被局限在分子之内，因此，跳跃式的理论最常被用来说明电荷在有机分子间传递的现象，即在一电场的驱动下，电子在被激发或被注入至分子的LUMO能级后，经由跳跃至另一分子的LUMO能级，以达到传递的目的。
需要特别指出的是，电荷并不只是简单地以电子或空穴存在于这些有机分子中，而是带电荷的位置会伴随化学键长和结构而变形。
因此，一个电子或空穴加上变形区形成一个单位一起移动，此单位称为极化子。
有机半导体由于电子或空穴的移动往往伴随着结构的变形（核的运动），所以有机半导体中的自由电子或空穴的迁移率一般比无机半导体或金属中的低。
2、OLED结构（从能级匹配分析）P27~P29发光层（EML）、电子/空穴输运层（E/HTL）、阻隔层（BL）、电子/空穴注入层（E/HIL）、激子幽禁层（ECL）激子：在光跃迁过程中，被激发到导带中的电子和在价带中的空穴由于库仑相互作用，将形成一个束缚态，称为~。
而激子的复合导致发光。
淬灭：在这里，淬灭是指在荧光过程中，光子产生的数量在很短的时间内衰减或者消失。
PS：空穴阻隔是因为阻隔层的HOMO能级比发光层高，因此在EML和BL间会产生很大的能垒，空穴的传递会被阻挡在发光层与阻隔层的界面，增加了空穴在界面的浓度，如此可增加电子、空穴在发光层发生复合的几率。
而这些阻隔层的三重态激发态的能隙也要比发光层大，才可防止能量转移至电子输运层而消光。
3、OLED发光原理（主发光、掺杂、主客体关系）P23、P14步骤一：当施加一正向外加偏压，空穴和电子克服界面能垒后，经由阳极和阴极注入，分别进入空穴输运层（HTL）的HOMO能级和电子输运层（ETL）的LUMO能级；步骤二：电荷在外部电场的驱动下，传递至空穴输运层和电子输运层的界面，因为界面的能级差，使得界面会有电荷的累积；步骤三：当电子、空穴在有发光特性的有机物质内复合，形成处于激发态的激子，此激发态在一般的环境中是不稳定的，能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定态的基态，因此电致发光是一个电流驱动的现象。
有机高分子电致发光材料及器件
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
有机电致发光器件的结构示意图 西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
PLED材料的性能参数
发光光谱
发射光谱通常有两种,即光致发光光谱(PL)和电致 发光光谱(EL)。PL光谱是由光能激发的,而EL光谱 则需要电能的激发。通过比较器件的光谱和不同载 流子传输材料和发光材料的光谱,可以得出复合区 的位置以及实际发光物质等信息。一般说来,光谱 分散范围愈窄,其单色性愈好
PLED最新进展
西北工业大学
Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1048 –1052
Northwestern Polytechnical University
PLED
ELM简介
ELD简介
PLED材料
PLED最新进展
西北工业大学
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 131, NO. 40, 2009
小分子类：
蒽化合物、芴类小 分子 、芳胺类材 料 、喹吖啶酮类 、 有机类硼类蓝光材 料
聚合物类：
聚对苯乙烯撑，聚 噻吩，聚苯胺、和
聚咔唑
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电致发光及场致发光器件OLED
5.3、OLED
图5.3 柯达L633数码相机显示屏
❖ 有机发光显示器（OLED）又称有机EL，是以有 机薄膜作为发光体的自发光显示器件。
❖ 它是固体自发光器件，可适应恶劣工作环境；它 响应时间短、发光效率高、视角宽、对比度高； 它可在5V~10V的低电压下工作，功耗低，工艺简 单；制造成本低、有机发光材料众多、覆盖发光 光谱从红外到紫外，适合全彩色显示；价廉、易 于大规模生产；OLED的生产更近似于精细化工 产品，可在塑料、树脂等不同的材质上生产，产 品的机械性能好，不仅可以制造出笔记本电脑、 台式机适用的显示器，还有可能创造出墙壁大小 的屏幕、可以弯曲折叠的屏幕。人们预言，随着 规模量产的到来，OLED可以比LCD成本低20%。
▪ 低能电致发光是指某些高电导荧光粉在低能电 子注入时的激励发光现象。
5.1、高场交流电致发光显示
图5.1 ACEL结构图
❖ 交流电致发光显示是目前高场电致发光显示的主 流。ACEL结构如图5.1所示。
❖ 它是将电致发光粉ZnS:CuCl或（ZnCd）S:CuBr 混合在环氧树脂和氰乙基醣的混合物的有机介质 中，两端夹有电极，其中一个为透明电极。另一 个是真空蒸镀铝或银电极，构成一个EL。
图5.2 ACTFEL结构示意图 1金属电极；2绝缘层；3发光层；4绝缘层；5透明电极；玻璃衬底
❖ACTFEL优点是寿命长（大于2万小时）， 亮度高，工作温度宽（-55℃~+125℃）， 缺点是只有掺Mn的发光效率高，且为橙黄 色，对全色显示要求三基色研制高效的发 光材料是当今研究的课题。EL器件目前已 被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及
有机电致发光器件(OLED)课件
OLED技术的创新与突破
提高效率和稳定性
通过材料和工艺的改进，提高OLED的发光效率和 稳定性，延长使用寿命。
柔性显示技术
进一步研究柔性OLED显示技术，实现更轻薄、可 弯曲的显示产品。
多功能集成
探索将触摸功能、传感器等集成到OLED显示面板 中，实现更多功能。
OLED产业的发展趋势与展望
市场规模持续增长
随着OLED在更多领域的应用，市场规模将持续增长，带动产业的 发展。
技术竞争加剧
随着技术的不断进步，OLED产业将面临激烈的技术竞争，促使企 业加大研发投入。
产业布局优化
随着全球产业格局的变化，OLED产业将进一步优化布局，形成更 加合理的产业链结构。
感谢观看
有机电致发光器件（ OLED课件
• OLED基础知识 • OLED器件结构与性能 • OLED制造工艺与设备 • OLED市场与技术发展趋势 • OLED的未来展望
01
OLED基础知识
OLED的定义与特点
总结词
OLED是一种有机电致发光器件，具有自发光的特性，能够实现高对比度、广 视角、快速响应等优点。
OLED在未来的应用前景
显示器技术
随着显示技术的不断进步，OLED 有望成为下一代主流显示技术， 广泛应用于电视、电脑、手机、 平板等电子产品。
照明领域
OLED具有自发光的特性，可以做 成柔性的照明产品，为室内外照明 提供新的解决方案。
可穿戴设备
随着可穿戴设备的普及，OLED的轻 薄、柔性特点使其在智能手表、健 康监测器等设备上具有广阔的应用 前景。
OLED技术的挑战与机遇
挑战
OLED技术的成本较高，良品率较低，且寿命相对较短，这些 问题制约了OLED技术的进一步普及和应用。
有机发光器件(OLED)中的界面研究
内部材料界面展 开叙述 ，讨论界 面结构与 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ器件性能之 间的关系 ，并 以多种 技术手段 和方法研 究 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ界 面分子结构 、能带结构 、激发 态特性及反应 等获 得的主要 结果 ，在 此基 础上 预测 Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ
界 面 研 究 的发 展 趋 势 。
关 键 词 ：有机发 光器 件 ；界面 ；磷 光材料 ；发光效率
许 并社
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｎ ３ ８ ３
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４— ３ ９ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ５ ６— ０ ７
Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｅ ｍｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ（ Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ）Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
（ ４ ．山西大 同大 学物理与 电子科学学 院 ，山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ ９ ）
摘 要 ：有机 电致发 光器件 由于其成本低 、重量 轻 、低 闽值 电压 、高亮 度 、无需 背光 源而 自身发
光 、宽视角并 易于加工等优点成 为现代平板显示 的研 究热 点。经过 了二十余 年 的发 展 ，Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ的器 件性能得到大 幅度 改善。然而 ，距 离实用化还有一 定差题 ， 成为制约其推 广应用 的技术瓶颈 。Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ的器 件性 能在很 大程 度上 由其器 件 中的界 面结构所 决定 。
（１ ．太原理 工大学 新材 料界 面科 学与工程教育部 重点实验 室 ，山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）