有机发光二极管材料系统简介
有机发光二极管的材料特点及原理
• 激子会使得器件发光层中的有机分子被活化，进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激 发态，由于处于激发态的电子极其不稳定，其会向基态跃迁，在跃迁的过程中会有能量以光的
激子衰减 形式被释放出来，进而实现了器件的发光。
未来展望
虽然OLED显示产品已经进入了实用化的阶段，并在中小尺寸 的应用（如手机）上与LCD形成了有力的竞争，但OLED的技术优 势远未体现出来，高效率、高稳定性和低成本的有机电致发光材 料及其配套材料的开发都将是该领域艰巨而长期的工作，同时量 产技术和纯化技术更是未来OLED材 料领域研究的重点。未来， OLED显示产品和技术将向着小尺寸－中尺寸－大尺寸－超大尺寸、 单 色－多色－彩色、无源驱动－有源驱动、硬屏－软屏（柔性显 示）、高分辨率、透明显示及低成本制作的方向发展。
总之，无论是在显示领域，还是在照明领域的应用，OLED最终必须解 决成本问题，才能在市场中具有竞争力。
参考文献
[1] 马东阁 OLED显示与照明——从基础研究到未来的应用 [ A ]. 光学与光电技术，2016 (6): 16-3 [2] 王云景，方勇军 OLED显示器件的原理及应用 [ B ] . 仪表技术，2007(08): 32-3 [3] 段炼，邱勇 有机发光材料与器件研究进展 [ A ] . 材料研究学报，2015(05): 29-5 [4] 费民权 OLED: 显示器件的未来[ J ] . 显示器件技术, 2004, (1): 1 - 8 [5] 程晓红, 等 有机电致发光材料研究新进展[ J ] . 云南化工, 2005, (4): 1 - 5 [6] 章百宝,姚毅 OLED显示屏接口电路的设计 [ J ] . 兵工自动化, 2006, (9): 86 -92
有机发光二极管的结构
有机发光二极管的结构有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）是一种可以发出可见光的半导体器件。
它由一系列有机材料组成，具有非常特殊的结构和工作原理。
OLED的基本结构包括多个层次，每个层次都有其特定的功能。
首先是基底层，它通常由玻璃或塑料材料制成，用于提供OLED的物理基础和机械支撑。
在基底层上面是透明电极层，通常使用氧化铟锡（ITO）材料制成。
透明电极层的作用是为OLED中的电流提供导电通路，并充当阳极。
在透明电极层上方是发光层，该层由有机发光材料组成。
有机发光材料是OLED的核心部分，它具有电致发光特性，可以在受到电流激发时发出可见光。
有机发光材料通常是有机化合物，如聚合物或小分子有机化合物。
它们可以根据需要设计成不同的颜色，如红色、绿色和蓝色。
在发光层上方是电子传输层和空穴传输层。
电子传输层主要负责输送电子，而空穴传输层主要负责输送空穴。
电子和空穴在发光层相遇并复合，产生发光效应。
电子和空穴的复合会释放出能量，激发发光层中的有机发光材料发出光。
最后是阴极层，它位于OLED的顶部。
阴极层通常由金属材料制成，如铝或钙。
阴极层的作用是为OLED提供电子接收电极，并将电子注入到OLED中以维持电流流动。
OLED的工作原理是基于电子和空穴的复合机制。
当电流通过OLED时，正极电流从阴极进入OLED，负极电流从阳极进入OLED。
正极电流激发空穴，负极电流激发电子，它们相遇并在发光层中复合，产生光。
由于有机发光材料的特性，这些发光材料可以自发地发出可见光，而不需要外部光源。
OLED具有许多优点，使其成为一种重要的显示技术。
首先，OLED 可以提供更高的对比度和更宽的视角，使图像更清晰和逼真。
其次，OLED具有快速响应时间，可以实现高速动态图像的显示。
此外，OLED还具有较低的功耗和较薄的尺寸，使其在移动设备和平板电脑等领域得到广泛应用。
虽然OLED具有许多优点，但它也面临一些挑战。
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。
OLED显示结构及发光原理
OLED显示结构及发光原理OLED（有机发光二极管）是一种基于有机分子的发光技术，它具有极高的色彩细腻度、对比度和视角范围，被广泛应用于显示领域。
OLED显示结构是由一系列的有机材料薄膜组成，它们在电流作用下发出光。
下面将详细介绍OLED的显示结构和发光原理。
1. 基底层（Substrate Layer）：一般是透明的玻璃或塑料基底，可提供强度和支持。
2. 阳极层（Anode Layer）：位于基底层之上，主要由导电材料构成，如ITO（透明导电氧化铟锡）等。
阳极层提供正极电流以激发有机发光材料。
3. 有机发光层（Organic Emitter Layer）：是OLED显示结构的核心部分。
它由有机发光材料构成，可以分为不同的层次，例如发光层、空穴传输层和电子传输层。
发光层是OLED的主要部分，有机分子在电流的作用下发光。
4. 电子传输层（Electron Transport Layer）和空穴传输层（Hole Transport Layer）：这两层主要负责正、负电荷的输送，并帮助控制电子和空穴的复合过程，从而产生发光效果。
5. 阴极层（Cathode Layer）：位于有机发光层的顶部，由电子传输材料构成。
阴极层具有低电子亲和能力，使电子能够输送到有机发光层并与空穴复合，产生发光效果。
OLED的发光原理是通过电流激活有机发光材料，使其发射光子。
OLED中的有机发光材料是半导体材料，其分子结构中含有共轭键，当给予其中一个分子一个光子激发，它将处于一个激发态。
然后，这个高能激发态分子会与一个低能激发态分子发生共振作用，将能量传递给低能激发态分子。
低能激发态分子进一步传递给阴极层，与电子复合，从而产生光子发射。
通过调节电流的大小，可以控制有机发光材料的亮度。
此外，通过使用不同类型的有机分子，可以实现不同颜色的发光，例如红色、绿色和蓝色。
通过将这些颜色的OLED像素排列成一个矩阵，就可以构成彩色OLED显示屏。
有机发光二极管材料系统简介-PPT课件
(Organic Light Emitting Diode，OLED)
材料系統簡介
Reporter：陳俊榮 Adviser：郭艷光 博士 Date：2019/04/06
Hale Waihona Puke OutlineIntroduction OLED元件結構簡介 OLED元件材料介紹 待續…
2019/04/06
國立彰化師範大學藍光實驗室 陳俊榮
有機薄膜構造的變化是元件特性的致命因素。 薄膜構造的變化與Tg值的高低有關並影響其結晶。 發光層的 Alq3 其 Tg 為 170 C，電洞傳輸層之 TPD 的 Tg 為 60 C(TPD有高的電洞移動率，但Tg太低而元件壽命短)。 以TPD為基本架構而形成星狀結構之高分子m-MTDATA，其 Tg值為75 C，若分子構造更進一步增大，可能提高為 100 C 以上。 最近報導顯示利用2個Spiro結合TPD構造其Tg可高達140C的 Spiro-TPD新化合物。 另有研究人員表示使 TPD進行多量化聚合反應而形成多量化 TPD可使Tg提升至145C(五量體TPD)，考量成膜性，四量體 TPD(TPTE)的特性較佳且Tg為130 C。
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一般電洞傳輸層有機材料(4)
2019/04/06
國立彰化師範大學藍光實驗室 陳俊榮
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電洞傳輸層材料特性探討
2019/04/06
國立彰化師範大學藍光實驗室 陳俊榮
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一般電洞傳輸層有機材料(1)
2019/04/06
國立彰化師範大學藍光實驗室 陳俊榮
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一般電洞傳輸層有機材料(2)
2019/04/06
國立彰化師範大學藍光實驗室 陳俊榮
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一般電洞傳輸層有機材料(3)
有机发光二极管
有机发光二极管有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）是一种基于有机半导体材料的光电器件。
它具有自发光、薄、柔性、广色域、高对比度、快速响应等优点，因此在显示技术领域有着广泛的应用前景。
本文将从OLED基本原理、发展历程、应用领域和前景等方面进行介绍。
OLED的基本原理是利用有机材料在电场的作用下发光的特性。
OLED器件结构包括发光层、电子传输层和空穴传输层。
当施加电压时，电子从电子传输层注入发光层，空穴从空穴传输层注入发光层，通过载流子的复合发光，从而产生可见光。
OLED的发光原理与传统的液晶显示器不同，它不需要背光源，因此可以实现自发光。
有机发光二极管起源于20世纪80年代初期的研究工作。
当时的研究人员发现某些有机物质在电场作用下会发光，这为有机发光二极管的发展奠定了基础。
随着有机材料和器件技术的不断进步，OLED 的亮度、效率和稳定性得到了显著提高。
1997年，三星电子推出了世界上第一款商用化的OLED显示器，打开了OLED商业化的大门。
随后，各大厂商纷纷加入到OLED技术的研发和应用中。
OLED在显示技术领域具有广泛的应用前景。
目前，OLED主要应用于手机屏幕、电视机、电子阅读器等消费电子产品中。
相比传统的液晶显示器，OLED具有更高的色域和对比度，能够呈现出更真实、生动的图像。
同时，OLED还具有柔性、轻薄等特点，可以应用于可弯折屏幕、可穿戴设备等领域。
另外，OLED还可以用于照明领域，具有节能、环保的特点。
一些研究者正在探索将OLED应用于医疗、汽车、航空航天等领域。
然而，OLED仍然面临一些挑战和限制。
首先，OLED的寿命较短，发光层易受潮湿和氧气的侵蚀。
其次，OLED的成本较高，目前仍然无法与液晶显示器竞争。
此外，OLED的量子效率仍有提升的空间，需要进一步提高发光效率和能耗。
因此，研究人员正在努力解决这些问题，推动OLED技术的进一步发展。
有机发光二极管原理
有机发光二极管原理有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）是一种新型的发光器件，其原理基于有机材料的电致发光效应。
相比传统的LED（Light Emitting Diode），OLED具有更高的亮度、更大的可视角度和更低的功耗，因此在显示技术和照明领域具有广阔的应用前景。
OLED的基本结构由四个主要部分组成：阳极（Anode）、有机发光层（Organic Emissive Layer）、电子传输层（Electron Transport Layer）和阴极（Cathode）。
其中，阳极和阴极分别用于电流输入和电流输出，有机发光层用于发光，电子传输层用于电子的传输。
这四个部分通过层层叠加形成了一个薄膜结构。
当在OLED的阳极施加正电压，阴极施加负电压时，电子从阴极流向阳极，而正空穴则从阳极流向阴极。
当电子和正空穴在有机发光层相遇时，它们会发生复合，释放出能量。
这些能量以光的形式释放出来，形成可见光。
有机发光层中的有机材料的选择和结构设计对OLED的发光效果有重要影响。
OLED的发光原理主要涉及有机发光层中的激子（Exciton）和电子传输层的作用。
激子是电子和正空穴结合形成的一种激发态，具有稳定的光致发光特性。
当电子和正空穴在有机发光层相遇时，它们会形成激子，并在激子的作用下释放出能量，从而产生发光。
与无机发光二极管相比，OLED具有以下几个优点。
首先，OLED可以实现更高的亮度和更大的可视角度。
由于有机材料具有较高的光学透明性，电子和正空穴的复合过程更容易发生，因此OLED的亮度更高。
其次，OLED可以实现更低的功耗。
由于有机材料具有较低的电子传输特性，OLED的电流密度较低，从而降低了功耗。
此外，OLED 还可以实现更薄、更轻、更柔性的设备。
有机材料具有较好的机械柔性，因此可以在弯曲的表面上制作出柔性显示器。
然而，OLED也存在一些挑战和限制。
首先，有机材料的稳定性较差，易受到湿度、氧气和光的影响，容易发生衰减和老化。
有机发光二极管简介演示
自发光：OLED能够自发光，不需要外部光源。
色彩丰富：OLED能够呈现出丰富多彩的图像和视频。
视角广：OLED的视角比LCD更广，能够让更多人看到清 晰的图像。
厚度薄：OLED的厚度比LCD更薄，适合用于轻薄设备。
发展历程
01
02
03
04
1979年
有机发光二极管的概念被提出 。
1990年
有机发光二极管的研究取得了 突破性进展。
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感谢观看
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有机发光二极管的市场与 展望
市场现状与趋势
当前市场规模
有机发光二极管（OLED）市场正在迅速扩大，根 据预测，未来几年市场规模将持续增长。
应用领域
OLED在电视、显示器、手机、照明等领域有着广 泛的应用，特别是在高分辨率和柔性显示方面。
市场趋势
随着技术的进步和成本的降低，OLED的应用领域 将进一步扩大，包括汽车、航空航天等。
性能优化方法
总结词
有多种方法可以优化OLED的性能，包括材料选择、器件结构设计和工艺控制等。
详细描述
为了提高OLED的性能，可以采用多种方法，包括材料选择、器件结构设计和工艺控制等。例如，选择具有高光 电性质的有机材料可以提高OLED的光电转换效率；采用多层结构设计和精细的工艺控制可以优化OLED的光学和 电学性能。
可穿戴设备
OLED的轻薄和柔性特点适合用 于可穿戴设备，如智能手表、 健身追踪器等。
车载娱乐系统
OLED屏幕能够呈现出清晰、色 彩丰富的图像，适合用于车载 娱乐系统。
02
有机发光二极管的结构与 原理
结构组成
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阳极
通常由高功函数金属或透 明导电膜组成，用于发射 空穴。
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Introduction
Pope博士的研究小组於1963年,首先在偏压400 V以上 的蒽单晶(Anthracene)观察到电激发光(EL)的现象. 1987年美国Kodak公司Tang等人利用热蒸镀方式将Alq 和HTM-2制作成异质结构的OLED,并具有低驱动电压 和高量子效率的特性,为一大突破. 1990年英国剑桥大学Burroughws的研究小组发表以共 轭高分子材料PPV(Poly p-phenylene vinylene)为发光层 的OLED元件.
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一般电洞传输层有机材料(4)
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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电洞传输层材料特性探讨
有机EL元件的寿命与电洞传输层材料的Tg值有直 接的关系. 若发光层为Alq3,电洞传输层分别为TPD与αNPD,则使用寿命以Tg值高的α-NPD较长. 改良结构:在电洞传输层和ITO层间插入耐热性 ITO 及安定性高的Cu-Phthalocyanines (CuPc)有机层, 则元件的寿命均有所改善. 材料改良:以萘基(Naphthyl, G10H7)为末端基之 TPTE可使Tg值达到147 °C而有较长之寿命.
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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有机化合物之玻璃转移温度Tg
在高分子材料中,有几个相变化非常重要(1)玻璃转移 (glass transition),(2)结晶(crystallization),(3)熔解(melting). 玻璃转移温度的探讨观点: (1)结构观点:材料由熔溶态降温的过程,由於降温太快或材料本身不够规整 而无法使部份甚至全部的原子排列成三度空间的有序结构.则材料由流体转 变成部份非晶质甚至完全非晶质的玻璃态结构.这个过程即称为玻璃转移. 反之由玻璃态加温至玻璃转移温度,材料亦会转变成橡胶态. (2)分子运动观点:其实在上面的分子运动介绍时即已提到.玻璃态与橡胶态 的分子运动差异主要是玻璃态时分子运动的规模较小.通常数个原子一起运 动(一方面是因为温度低另一方面是自由体积小).相反的橡胶态的分子运动 规模大多了.通常数十个原子,数个分子链一起动. (3)物性的观点:由於在玻璃转移前后的结构与分子运动均有相当大的差异, 因此物性上亦有很大的差异.例如玻璃态的运动过程,只有非常局部的结构 有变化.因此机械强度没有太大的变化.呈现出硬而脆的物性.而橡胶态的 运动过程,结构变化的范围较大.於是可大量变形而呈现出软而韧的物性.
有机薄膜构造的变化是元件特性的致命因素. 薄膜构造的变化与Tg值的高低有关并影响其结晶. 发光层的Alq3其Tg 为170°C,电洞传输层之TPD的Tg 为60 °C(TPD有高的电洞移动率,但Tg太低而元件寿命短). 以TPD为基本架构而形成星状结构之高分子m-MTDATA,其 Tg值为75°C,若分子构造更进一步增大,可能提高为100°C 以上. 最近报导显示利用2个Spiro结合TPD构造其Tg可高达140°C的 Spiro-TPD新化合物. 另有研究人员表示使TPD进行多量化聚合反应而形成多量化 TPD可使Tg提升至145°C(五量体TPD),考量成膜性,四量体 TPD(TPTE)的特性较佳且Tg为130 °C.
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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OLED元件结构简介
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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1987年两层型构造之OLED结构图
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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传统式分子OLED之有机层和上下电极 所构成元件基本结构
电子传输层(ETL):TPD有机材料 发光层(EML):Alq2(Blue)和Alq3(Green) 电洞传输层(HTL):TAZ有机材料 阴极:低功函数的金属和合金(Mg-Ag,Li-Al) 阳极:薄而透明半导体性质的铟锡氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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电洞传输层与发光层所形成典型 的二层型元件结构
电洞传输层的基本要求:ITO阳极的费米准位和电洞传输层之 最高占有分子轨道(HOMO)准位之间电位差值要小,以利於电 洞的注入.
2004/04/06 国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣 14
电洞传输层材料(HTL)
有机发光二极体
(Organic Light Emitting Diode,OLED)
材料系统简介
Reporter:陈俊荣 Adviser:郭艳光 博士 Date:2004/04/06
Outline
Introduction OLED元件结构简介 OLED元件材料介绍 待续…
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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一般电洞传输层有机材料(1)
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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一般电洞传输层有机材料(2)
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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一般电洞传输层有机材料(3)
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈PD和TPTE所构成 三种不同元件的亮度变化关系
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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电洞传输层的离子化位能(Ionization Potential, IP) 对元件特性之影响
IP值低的有机材料可以得到较高的电洞移动率. 电洞传输层的IP值小则与ITO费米准位(Fermi Level)的差值较小,使电洞易於传输. ITO的功函数约为4.5~5.0 eV,而代表性的电洞 传输材料之IP值约为5.4 eV IP 5.4 eV. 低IP值材料:m-MTDATA,四量体TPTE及CuPu 等. 良好的电洞传输层材料特性(1)高Tg值 (2)高电子 亲和性 (3)低IP值.
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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OLED元件材料介绍
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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OLED各层材料
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国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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电洞传输层材料(HTL)
电洞传输层材料发展重点: (1)提高热稳定性 (2)降低电洞传输层与阳极(ITO)间界面的位能差. 主要材料:芳香族胺基化合物为最多. 非晶体状态薄膜的安定性是影响有机EL元件之电性可靠度的因素之 一.(成长均匀致密的非晶体薄膜) 非晶体薄膜的安定性与玻璃转移温度(Tg)有直接关系,元件在操作 情形下,温度升高影响元件寿命和材料的玻璃转移温度特性. 理想有机EL元件所用之有机化合物应有如下条件: (1)电洞移动率高(2)电化学安定性(3)离子化位能(IP)小(4)电子亲合力 (EF)小(5)玻璃转移温度高(6)真空蒸著性好(7)薄膜成形优等. 电极界面接触不良和薄膜之不均匀将引起驱动电压上升和发光亮度 下降.
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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待续……
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2004/04/06 国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣 6
单层型有机EL元件结构
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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双层型A,B有机EL元件结构
2004/04/06
国立彰化师范大学蓝光实验室 陈俊荣
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参层型A,B有机EL元件结构
载体块:Carrier Block
2004/04/06