有机电致发光器件OLED的结构
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。
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。
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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。
OLED结构及发光原理

OLED结构及发光原理OLED(Organic Light Emitting Diode)是一种将有机化合物作为发光材料的电子器件。
与传统液晶显示技术相比,OLED具有较高的对比度、更广的视角、更快的响应速度和更低的能耗。
下面详细介绍OLED的结构和发光原理。
1.OLED的结构OLED器件主要由以下几个部分组成:(1)基底:OLED器件的基底是一种透明的材料,通常是玻璃或塑料。
在基底上可以选择加入透光电极,提供电流传输功能。
(2)发射层:发射层是OLED的发光部分,包含有机发光材料。
常用的有机发光材料有小分子和聚合物两种类型。
发光材料的种类和结构可以决定OLED的发射光谱和颜色。
(3)电荷注入层:电荷注入层是用来注入电子和空穴的材料层。
通常分为电子传输层和空穴传输层。
电子注入层用来向发射层注入电子,空穴注入层用来向发射层注入空穴。
(4)电荷传输层:电荷传输层用来传输电子和空穴,将电子注入层和空穴注入层所注入的电荷输送到发射层。
(5)电极:OLED器件通常需要两个电极完成对电流的控制。
一个电极用作透光电极,另一个电极用作阴极或阳极,完成电子和空穴的注入。
2.OLED的发光原理OLED的发光原理可以分为电荷注入和发射两个主要过程:(1)电荷注入:当在OLED器件中加上适当的电压时,阴极从阴极端注入电子,阳极从阳极端注入空穴。
电子和空穴在电荷传输层中聚集,并进一步注入到发射层中。
(2)发射:在发射层中,电子与空穴相遇,发生复合反应并释放能量。
这些能量以光子的形式发射出来,形成可见光。
发射层中的有机发光材料的分子结构决定了光的颜色和发光效率。
3.OLED的工作原理OLED器件可以分为分子型OLED(MOLED)和聚合物型OLED(POLED)两种类型。
(1)MOLED:MOLED是由小分子有机材料构成的OLED。
MOLED的特点是组织有序、生长质量高,具有较高的发光效率和较长的寿命。
但MOLED 制造工艺复杂、成本高。
OLED器件结构与发光机理解析

OLED器件结构与发光机理解析OLED(Organic Light Emitting Diode)是有机发光二极管,其结构和发光机理有很大的关系。
下面从结构和发光机理两个方面来解析OLED器件。
一、OLED器件结构1.底部导电玻璃基板:底部导电玻璃基板是OLED器件的基础,主要起到支撑和导电的作用。
通过将ITO(铟锡氧化物)等透明导电材料沉积在玻璃基板上,实现电流的导电,同时还可以透过基板传递光线。
2.有机发光材料层:有机发光材料层是OLED器件发光的核心部分,也被称为发光层。
有机发光材料通常由有机发光分子和离子或溶剂等组成。
有机发光分子通常是含有共轭结构的芳香化合物,如多苯环芳香烃、吡啶类化合物等。
有机发光分子在外加电场作用下,通过激发态和基态之间的跃迁,发射可见光。
3.电子传输层:电子传输层主要是用来提供电子注入和传输的层。
此层通常采用有机材料,如芳香胺、芳香醚等。
电子通过电子传输层进入发光层,与有机发光分子发生能级相互作用,从而实现能级的电荷复合,激活发光分子的发光。
4.阴极:阴极是OLED器件中的辅助电极,起到对OLED器件进行电流注入和电子回收的作用。
阴极通常采用金属材料,如铝、钙等。
当外加正向电压时,阴极注入电子进入电子传输层,与有机发光分子发生复合,从而激发发光。
二、OLED器件发光机理1.激发态跃迁:当外加正向电压时,电子从阴极注入电子传输层,然后传输到发光层。
在发光层中,电子与有机发光分子之间发生能级相互作用,使得发光分子的电子从基态跃迁到激发态。
在激发态下,电子处于高能量状态,此时会吸收光子,使得发光分子发出发光。
发光的波长和颜色取决于有机发光分子的能级结构。
2.基态复合:当电子从激发态返回基态时,激发态电子和基态离子形成复合态,释放出光子能量。
这是OLED器件发光的另一个重要机制。
基态复合的过程会产生较高的量子效率,从而提高OLED器件的发光效率。
总结起来,OLED器件的发光机理是由电子注入到发光层,激发发光分子进入激发态,经过能级跃迁后发出光子,最后发生基态复合产生发光。
OLED的基本原理

OLED的基本原理2.1有机电致发光OLED的结构目前常见的OLED结构有单层、双层、三层及多层四种。
有机电致发光器件采用的是把有机发光层夹在正负两电极之间,为了提高改善器件发光性能,经过进一步的研究与发现,在有机发光层的两侧加入不同的修饰功能层,载流子注入能力和传输的能力均能得到改善,因此OLED器件一般为多层结构。
图颜色深了图2.1 OLED结构示意图其中,最简单的OLED结构是由发光层和上、下两电极组成的单层结构电致发光器件。
而一层有机层既作为发光层又作为载流子传输层的双层的结构器件,则是由上、下两个电极和两层有机层组成的,有机层的另一层则作为另外一种载流子的传输层。
载流子传输层不同可以有效地解决电子和空穴远离金属电极复合的问题,在两个有机层的界面使器件中的激子复合,这样不仅使载流子的注入速率得到了平衡,同时器件的光电性能也得到提高。
单层及双层结构的器件的发光区域都靠近金属电极,虽然它们制备的过程比较简单,但这使得非辐射复合几率变大,并且平衡不了载流子的注入,同时有较低的载流子复合几率。
这就使得器件的发光效率不高,所以在OLED中对单层和双层结构的使用越来越少。
现在在有机电致发光器件中,用的比较多的器件结构是三层结构,而最多的则是多层结构的使用。
2.2 有机电致发光器件(OLED)的发光原理有机电致发光器件中采用的各种有机材料均为共轭有机分子,依据休克尔分子轨道理论(HMO),并结合半导体理论中的能带理论,可将有机共轭分子中的最高分子占据轨道HOMO类比为能带理论中的价带顶,最低空轨道LUMO类比为导带底,这样就可采用半导体能带理论对有机电致发光进行探讨。
又由于OLED中各功能层材料不同,因此阴极金属/有机层和有机层/ITO界面都可被视为异质结,以半导体理论中的异质结理论来研究OLED的电流传输和复合,并用相关理论来模拟OLED的工作机2理。
OLED的发光原理与无机LED的发光机理相似,属注入型发光器件。
OLED器件结构与发光机理

OLED器件结构与发光机理OLED(Organic Light Emitting Diode)是一种有机发光二极管,通过有机分子的电致发光来实现显示和照明。
OLED器件结构与发光机理包括以下几个方面:一、OLED器件结构:OLED器件由一系列薄膜层构成,主要包括玻璃基板、透明导电层、有机发光层、电子传输层和金属电极层等。
其中,玻璃基板起到支撑作用,透明导电层用于提供电源,金属电极层则用于引出电荷。
而有机发光层是OLED的核心,由发光分子和载流子传输体组成,其结构决定了器件发光的特性。
二、发光机理:OLED的发光机理基于有机分子的电致发光原理。
有机分子具有共轭的pi电子结构,其分子轨道的特性决定了电子和空穴的自旋轨道性质。
OLED的基本工作原理是通过施加外加电场,将电子注入有机发光层,与空穴相遇并发生复合,从而形成激子(exciton)。
激子会发生自旋翻转,并通过辐射或非辐射传递能量,最终发出光。
在OLED发光过程中,激子的复合方式决定了发光机理的不同。
分为荧光和磷光两种情况:1.荧光机理:荧光OLED采用双极分子作为有机发光材料,当电子和空穴相遇时,激子会很快发生复合,并释放出光子。
这种激子的自旋翻转是通过分子內多体作用完成的,可以快速形成发光。
2.磷光机理:磷光OLED采用三极分子作为有机发光材料,激子的自旋翻转需要通过外界的助剂以及激子与助剂之间的相互作用来实现。
这种激子的自旋翻转速度相对较慢,因此在发光之前会有一个相对较长的延迟时间,这使得磷光OLED的发光效率相对较低。
综上所述,OLED器件结构与发光机理中,器件结构决定了发光层的性能和器件的工作特性,而发光机理则是通过激子复合过程完成发光。
不同的发光机理使得OLED器件可以有不同的发光效果,如荧光和磷光。
随着有机材料和器件技术的不断发展,OLED显示技术在手机、电视等领域得到广泛应用,并且在低功耗、高对比度等方面具有独特的优势。
OLED器件结构与发光机理

OLED器件结构与发光机理OLED(Organic Light Emitting Diode)是一种由有机材料组成的发光二极管。
它的器件结构和发光机理相互关联,共同组成了OLED技术的基础。
下面将详细介绍OLED器件结构和发光机理。
1.OLED器件结构1.1基底层:位于最底部的是基底层,通常是由玻璃或塑料制成。
它提供了OLED器件的物理支撑。
1.2透明导电层:位于基底层上方的是透明导电层,通常由氧化铟锡(ITO)等材料组成。
它起到电子传输和光透过的作用,是电荷注入层的一部分。
1.3 电荷注入层:位于透明导电层上方的是电荷注入层,由电子传输层和空穴传输层组成。
电子传输层通常使用低能隙的有机材料,如Alq3;空穴传输层通常使用高能隙的有机材料,如N,N'-二苯基-N,N'-二甲基苯基-4,4'-联苯胺(TPD)。
1.4发光层:位于电荷注入层上方的是发光层,也被称为电荷复合层。
它是由有机发光材料组成的,根据不同的颜色可以选择不同的有机材料。
1.5 电荷输运层:位于发光层上方的是电荷输运层,它帮助电子和空穴在器件中自由移动,增强电子与空穴的复合,提高发光效率。
常用的电荷输运层材料有TPD和Alq3等。
1.6透明导电层:位于电荷输运层上方的是另一个透明导电层,与底部的透明导电层形成电极。
两个透明导电层必须保证电流均匀分布。
2.OLED发光机理OLED的发光机理是基于电荷注入和电荷复合的过程。
2.1电荷注入:在电极上施加电压时,正电压施加在透明导电层上,负电压施加在另一个透明导电层上。
这样正电荷(空穴)经过正电压传输层注入到发光层,负电荷(电子)经过负电压传输层注入到发光层。
透明导电层主要起到了电流引导和光透过的作用。
总结起来,OLED通过在电极上施加电压实现电子和空穴在发光层内的注入,然后通过电荷复合释放能量并发光。
而器件中的各个层次共同工作,起到传输电荷、发光和光透过的作用。
OLED器件结构和发光机理的研究和改进对于改善器件的效率和寿命至关重要。
有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理

摘要OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、低电压直流驱动、工作温度范围宽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点,将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。
同时,由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性,因此还是一种理想的平面光源,在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。
本文将系统介绍OLED的发展背景、发展史、制备及应用,介绍了有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理。
典型的传统OLED是生长在透明的阳极例如ITO玻璃上的,发射出来的光是由最底层衬底透出,这使得它与其他电子元件如硅基显示驱动器的集成变得非常复杂。
因此,理想的做法是研发一种OLED,其光的发射由器件顶部的透明电极透出。
重点介绍一种具有阴极作为底层接触层,阳极ITO薄膜作为顶部电极的表面发射型或者说有机“反转”的LED(OILED)。
介绍了该器件的制备工艺,对该OILED的I一V特性及EL谱进行了测试,发现与传统的OLED相类似,而工作电压有所升高,效率一定程度上降低。
为了进一步改善器件性能,我们对器件增加了保护层(PL),研究了PL对OILED器件性能的影响。
最后概述了器件的技术进展和应用前景, 并展望了未来OLED 发展的方向。
关键词:有机电致发光器件,有机反转电致发光器件,发光机理,保护层(PL),阳极ITO 薄膜AbstractOLED has a solid state, self-luminous, high contrast, ultra-thin, low power consumption, viewing angle, fast response, low-voltage DC drive, the operating temperature range, easy to implement many of the advantages of flexible displays and 3D displays future20 years of the most "money scene" of the newdisplay because OLED has a large-area film, low power consumption, and other fine features, so an ideal plane light source, also has broad application prospects in the future of energy saving lighting in the area. In this paper, the systematic introduction of OLED development background, history of the development, preparation and application, the structure of the organic electroluminescent devices (OLED) and the luminescence mechanism.Typical traditional OLED is growth in transparent anode ITO glass, for example, the light is emitted by bottom gives fully substrate, this makes it and other electronic components such as that the integration of the silica based drive become very complex. Therefore, the ideal way is developing a OLED, its light emission from the top of the device gives fully transparent electrodes. Focuses on a cathode as the bottom contact layer, the anode of ITO films as the top electrode surface emission or organic LED of the "reverse" (OILED). Of the device preparation process, the OILED I-V characteristics and EL spectra of the test, found that similar to the conventional OLED, the working voltage was increased efficiency to a certain extent on the lower. To further improve the device performance of the device to increase the protective layer (PL), PL OILED device performance. Finally an overview of the technical progress and prospects of the device, and looked to the future OLED, the direction of development.Keywords:Organic Electroluminescent Devices,Organic reverse electroluminescent devices, Luminescence mechanism,Protective layer (PL), the anode of ITO films.目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录.............................................................. I II 1.绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 OLED技术的发展概况 (2)1.2.1 全球OLED发展史 (4)1.2.2 中国OLED发展状况 (5)1.2.3 OLED的应用 (6)1.2.3 OLED的制备 (6)2.有机电致发光器件 (8)2.1 引言 (8)2.2 有机电致发光器件 (8)2.3 有机电致发光器件的结构 (9)2.4 OLED发光机理 (10)2.5 我国发展OLED产业存在的问题及发展趋势 (13)2.5.1 存在的问题 (13)2.5.2 发展趋势 (14)2.6 结论及建议 (14)3.有机反转电致发光器件 (16)3.1 引言 (16)3.2 器件制备工艺 (17)3.2.1 基片的清洗及表面处理 (17)3.2.2 阴极的蒸镀 (17)3.2.3 有机层的成膜 (18)3.2.4 阳极的溅射 (18)/ PVK:TPD/PTCDA/ITO结构的有机反转电致发光器件的研究3.3 Si/Al/Alq3 (19)3.3.1 OILED的I一V特性及亮度测试 (19)3.4 保护层(PL)对器件性能的影响 (26)3.4.1 PL厚度对器件j一V特性的影响 (26)的影响 (28)3.4.2 PL对器件的最大驱动电流Im ax的影响 (28)3.4.3 PL对器件外量子效率qe3.4.4 PL对EL发射谱的影响 (29)3.4.5 顶电极(阳极)面积对载流子注入效率的影响 (30)3.4.6 PL层对器件最表面状态的影响 (31)4.OLED与OILED的特性及存在的问题 (32)4.1 与目前占主流地位的CRT及LCD技术相比,OLED与OILED具有以下更多的优点: (32)4.2 与OLED相比OILED的不同 (34)4.3 OLED与OILED 急待解决的问题和未来发展趋势 (34)结论 (37)5.致谢 (38)6.参考文献: (39)1.绪论1.1课题背景信息显示是信息产业的核心技术之一, 而信息显示技术及显示器件多种多样, 到目前为止,有四种发光物理机制完全不同的固态场致发光形式。
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有机电致发光器件OLED的结构、材料及制作工艺关键词:有机发光;有机小分子;聚合物;有机发光器件随着信息技术的发展,显示器件在信息科学的各个方面得到广泛的应用。
显示器件的研究涉及多学科交叉的综合技术,是生命力非常强的一门学科。
信息显示主要方式有两大类,即CRT显示和FPD 显示。
二十一世纪将是显示器件进入百花齐放的时期,但总趋势是CRT缓慢下降,而平板显示器件(FPD)产量上升较快。
平面显示器发光技术是现阶段的一个研究热门,有机发光器件或称有机发光二极管(OLED)是一种低电压、低功耗、高亮度、高光效、宽视角、全固化、全彩显、重量轻、价格低的电致发光器件。
OLED已成为当今显示器件研究的热门中的热点。
有机电致发光现象的研究始于二十世纪六十年代,在有机物蒽的单晶上首次发现有机物的电致发光现象。
1987年美国E.Kodak公司的,有机小分子AlQ3既是电子传输层又作发光层,TPD作为空穴传输层,镁银合金作为阴极注入电子的有机发光器件。
该器件的发光亮度达到1000cd/m2,发光效率达1.51m/w,驱动电压为10V。
这是研究OLED的一个重要里程碑,使OLED进入划时代的发展期,随后日本C.Adachi等人又提出发光效率高的夹层式多层结构有机发光器件。
1989年,使发光内量子效率(发射光子数/注入电子数)达到2.5%。
1977年首次报道了聚合物掺杂具有导电性,从此导电聚合物的研究得到飞速发展。
1990年英国剑桥大学的,用旋涂方法制备出聚合物电致发光器件。
提高了OLED的寿命,从而使OLED的研究向纵深发展,并成为世界的研究热点。
目前世界各国的科学家在不断地研究OLED的发光机理,从而合成了大量性能优良的有机发光材料,制备出各种结构合理、高光效的有机发光器件。
目前这一领域的研究主要集中在如何提高器件的发光效率、增加器件的稳定性,延长器件的使用寿命、实现全色显示等方面。
本文对OLED的结构、材料、发光机理及性能的目前研究状况进行了评述。
1 、OLED的结构及材料1.1 结构有机发光器件的结构一般属于夹层式结构。
即发光层被两侧电极夹着并且至少一侧为透明电极以便获得面发光。
已制备出的OLED 有多种形式,最简单的是单层结构,发光层ELL两侧加阴阳极,如图l(a)所示;最典型的是三层结构,即空穴传输层HTL、发光层ELL、电子传输层ETL各行其职,如图l(b)所示。
有的器件中ELL可兼作HTL或EFL;为提高OLED发光效率和寿命,有的器件采取了多层结构,即在电极内侧加缓冲层。
目前出现许多多成分分散复合膜,即把低分子分散到高分子的单层膜中,制备多功能单层膜的OLED。
特别是以聚合物为基质掺杂的有机发光器件,兼备了小分子效率高,高分子制备工艺简单的优点。
也有通过物理吸附在纳米孔中组装入有机发光小分子八羟基喹啉铝(AlQ3),研究了它们的光谱特性。
近来也有采用量子阱结构的发光器件,在9V下的亮度达到4200cd/m2,最大亮度达到48000 cd/m2,发光效率达到4.591m/w,是目前国际上有机量子阱机构的内在机理,将会推动有机材料光电器件的快速发展。
不同类型的OLED新机构还在研究中。
1.2 材料1.2.1 电极材料为了有效地从阳极或阴极向有机物注入空穴或电子,要求阳极的功函数尽可能高,而阴极共函数尽可能低。
一般阳极采用透明导电的ITO玻璃或塑料。
ITO玻璃目前已经商用化,可直接在其上制备ITO玻璃目前已经商用化,可直接在其上制备OLED,但为了改善OLED的性能,需对ITO膜表面进行处理,使之适应有机物薄膜。
常见的处理方法有:酸或碱处理;氧等离子体处理;UV-臭氧处理及惰性气体溅射;表面氧化等。
也有文献介绍对于共轭聚合物发光器件选用掺杂共轭聚合物作为阳极,几种P-doped 共轭聚合物如polypyrrole,poly-thiophenederivatives,polyaniline都具有良好的稳定性,所以可以作为空穴注入电极。
据报道不仅提高了器件的效率,而且对器件的寿命也有很大的提高。
对于小分子有机发光器件,美国Naval Re-search Laboratory的,,4-ethylene-dioxythiophene)Poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)作为阳极,做出了比用ITO做阳极效率提高,寿命延长的器件。
也有在硅基板上制作有机发光器件,目的是便于与集成电路一体化。
为了有效地向有机材料注入电子,阴极材料的功函数要低。
常用的金属一般是碱金属或碱土金属如钙、镁等。
但由于它们在空气中易氧化而不稳定,因此常采用与其它稳定金属合金的方法,如镁银合金做阴极既可以提高器件量子效率和稳定性,又在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。
另一种常见的阴极Al合金,一般常用蒸镀LiF/Al 或LiF/Al:Li(0.1wt%)结构,其中LiF层要很薄,也有研究用氧化铝做阴极的。
目前聚合物发光器件有许多采用Ca做阴极,但Ca极易氧化,人们已设法避免形成氧化物膜,也有用铝膜做帽。
目前就发光层材料而言,主要有两大类:一类是小分子材料。
近年来对有机小分子化合物电致发光的研究主要集中在设计新型的发光层材料方面,同时有机小分子化合物作为载流子传输材料的性能也是研究中所涉及的重要问题。
有机小分子电致发光材料应用最广泛的是AlQ3,它既是一种电致发光材料,也是一种电子传输材料,因而在LED3中AlQ3也可以充当电子运输层。
Hamada等人用8-羟基喹啉及其两种衍生物作配体,以Al3+、Mg2+、Zn2+、Be2+作配离子,合成出多种配合物,在20V偏压下,8羟基喹啉锌(ZnQ2)的发光亮度高达16200cd/m2。
人们期望ZnQ2等二配位的金属配合物能够成为新的有机EL材料。
小分子有机物一般主要通过真空热蒸法的方法制备成膜。
Kim SY等比较了分别用离子束沉积,中子束沉积和热蒸发三种方法制备AlQ3膜的光致发光亮度,研究结果表明中子束沉积法最好,离子束沉积法最差。
目前人们也在研究新方法,例如脉冲激光沉积PLD(pulsed laserdeposition)法制备有机小分子膜。
另一类是聚合物材料。
如聚对苯乙炔(PPV)及其衍生物,主要通过旋转涂敷或丝网喷墨印刷(ink-jet printing)等法制备发光层。
目前,PPV仍然是最受关注的一类发光聚合物,并且最有希望商业化。
现在人们对PPV的研究,主要是在聚合物的侧链上作一些修饰,或者形成部分共轭的共聚物。
这样既能提高聚合物的溶解性,又可改变发光颜色。
2、 OLED的发光机理及性能2.1发光机理有机电致发光器件的发光属于注入型发光。
简单地说是由阴极注入的电子和阳极注入的空穴在发光层相互作用形成受激的激子,激子从激发态回到基态时,将其能量差以光子的形式释放出来。
OLED 的发光机理主要从三方面来研究。
①电极与有机物的介面。
降低有机物与金属阴极介面势垒可以改善发光二极管的性质。
对于ITO阳极,前面已经介绍可采用化学掺杂的方法,改善介面,降低注入载流子的势垒。
②电荷的注入和传输。
主要是建立电荷注入模型及空间电荷限制电流模型等。
为了实现复合,由阳极注入有机物的空穴数应和阴极注入的电子数相等。
③电子-空穴的复合及发光。
有机发光器件的关键就是电子-空穴的复合,可用Langevin理论摸拟这一电荷的复合过程。
有机发光的机理尚未完善,人们还在不断的研究中。
2.2 亮度和光效人们研究OLED的历程就是在不断提高其发光亮度和光效。
因为OLED没有记忆特性,所以、要想成为理想的显示器瞬间亮度至少需十万cd/m2。
提高亮度和发光效率主要有以下几个途径。
①改善电极材料。
阴极材料的功函数要低,有利于电子的注入。
阳极ITO表面的性貌尤其是表面粗糙度及功函数对器件的光效及寿命也有很大影响。
ITO表面磨光和退火也可提高光效。
也可用掺杂的π-共轭聚合物作为阳极,使工作电压降低从而提高光效。
②改善电子和空穴传输层的性质。
如ITO上加缓冲层,有利于空穴的注入。
常用的缓冲层有:SiO2和Al2O3。
以富勒烯C60作为空穴注入缓冲层,在结构为ITO/C60/TPD/AlQ3/LiF/Al的器件中,改善了器件的发光效率;也可用在ITO上镀层极薄的NiO来提高空穴的注入能力,启动电压只有3V。
③改善发光层有机材料的性质。
如发光层掺杂,对聚合物发光长采用掺杂,如掺杂小分子AlQ3,掺杂荧光染料的PrOEP。
也了使用磷光感光剂CBP:1%DCM2及CBP:10%Ir(ppy) 3。
小分子AlQ3掺杂Li也可以使电压降低2V从而提高光效及稳定性。
④改善发光层结构。
例如使用逐级双极性的电子传输层,即NPB和AlQ3,每层中掺入AlQ3中的NPB的浓度不同。
这样器件在保持电压不变的情况下,光效有所提高。
⑤工艺的改善。
如对单层共轭有机物OLED的电退火处理,可提高其发光效率。
2.3 颜色1987年,一种是红、蓝、绿三基色方案,美国Princeton大学的Zilian Shen在1700A的ITO上镀12层膜构成Stacked-OLED 可发出红、蓝、绿色光,而且可独立控制,也可发出任意的混光。
日本的先锋公司用这种方案发展了全色显示;另一种是制成白色器件,再利用彩色滤光片得到红、蓝、绿及白色四种器件都是十分重要的,能否得到稳定的红、蓝、绿及白色的器件关系到能否真正应用的问题。
目前这四种器件的研究都非常活跃。
2.4 稳定性及寿命有机发光器件的寿命定义为器件发光亮度降到其初始亮度一半时器件的连续工作时间。
尽管目前OLED的寿命已增加到几千小时,但距商业应用的要求仍相差较远,而且随着器件的运作,其光亮度和效率也在减弱。
对于大多数应用电子器件而言,其贮存时间应超过5年,运行寿命要超过104h,因此增加器件寿命,提高稳定性,仍然是目前研究的重要课题。
影响OLED寿命的因素主要是有机发光材料本身不稳定及制备OLED时有缺陷产生。
如器件产生的焦耳热效应导致的薄膜结晶和气泡形成,由此使电极与有机发光层在微区发生分离,亦即使载流子的输运通道在局部被切断,从而形成电致发光区暗斑,并最终导致器件完全失效;薄膜的不均匀性,使得器件局部温度过高,从而造成有机层部分破坏,由此造成的缺陷使载流子被俘获,电流减小。
在ITO膜上先镀一层CuPc或H2Pc掺杂的CuPc可提高寿命。
用一种新的以芴为核心的二元胺化合物HTMs作为空穴传输层,可提高器件的热稳定性,从而提高其寿命。
也有认为影响寿命主要是因为向AlQ3注入的空穴减少的缘故,因此对空穴传输层进行掺杂。
也有在AlQ3中使用苯酚作强抗氧化剂,从而提高OLED的寿命。
对OLED进行有效的封装也能提高器件寿命。
3、展望随着人们对有机小分子及聚合物电致发光器件研究的不断深入,将会着重围绕以下问题开展工作:①OLED发光机理的进一步研究;②开发新型的有机发光材料、电子及空穴传输材料;③全色显示器相关的器件的研究,如新型高效蓝光、红光、白光材料及器件结构;④有关有机/聚合物激光器的研究。