电致发光及场致发光器件OLED
电致发光及原理
电致发光及原理电致发光ElectroluminescenceEL是物质在一定的电场作用下被相应的电能所激发而产生的发光现象。
电致发光EL是一种直接将电能转化为光能的现象。
早在20世纪初虞瑟福就发现了SiC晶体在电场作用下的发光。
电致发光作为一种平面光源引起了人们的极大爱好。
人们企图实现照明光源从点光源、线光源到面光源的革命。
自从无机发光板硫化锌和磷砷化镓化合物发明以来电致发光已被广泛应用在很多领域取得了令人瞩目的成就。
尽管粉末电致发光现象早在1937年就被发现但直到50年代将硫化锌和有机介质涂敷在透明导电玻璃上再做上第二电极加上交流电压才实现稳定的电致发光。
人们逐渐把目光投向了性能更为优良的新一代平板显示器件工艺更简单的新型有机电致发光器件OLED。
1.电致发光材料从发光材料角度可将电致发光分为无机电致发光和有机电致发光。
无机电致发光材料一般为等半导体材料。
有机电致发光材料依占有机发光材料的分子量的不同可以区分为小分子和高分子两大类。
小分子OLED材料以有机染料或颜料为发光材料高分子OLED材料以共轭或者非共轭高分子聚合物为发光材料典型的高分子发光材料为PPV及其衍生物。
有机电致发光材料依据在OLED器件中的功能及器件结构的不同又可以区分为空穴注进层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL、电子注进层EIL等材料。
其中有些发光材料本身具有空穴传输层或者电子传输层的功能这样的发光材料也通常被称为主发光体发光材料层中少量掺杂的有机荧光或者磷光染料可以接受来自主发光体的能量转移和经过载流子捕捉carriertrap的机制而发出不同颜色的光这样的掺杂发光材料通常也称为客发光体或者掺杂发光体英文用Dopant表示。
从发光原理角度电致发光可以分为高场电致发光和低场电致发光。
2.电致发光的原理和器件结构从发光原理电致发光可以分为高场电致发光和低场电致发光。
高场电致发光是一种体内发光效应。
发光材料是一种半导体化合物掺杂适当的杂质引进发光中心或形成某种介电状态。
oled制作工艺和器件原理
oled制作工艺和器件原理
OLEDb是一种制作和操作发光二极管（OLED）的工艺。
OLED是一种具有自发光特性的有机材料的显示技术，可以在无需背光的情况下产生亮度和颜色。
OLED的制作工艺一般包括以下步骤：
1. 基底制备：选择透明和柔性的基底材料，如玻璃、塑料等，并在其上涂层透明导电层。
2. 阳极制备：在透明导电层上面涂层使得电流只能从阳极进入的阳极材料。
3. 有机材料沉积：将有机材料用蒸镀、溅射等方法沉积在阳极上，形成发光层。
4. 阴极制备：在有机材料上涂层使得电流只能从阴极出去的阴极材料。
5. 导电层制备：在阴极上涂层具有较低电阻且具有保护作用的导电层。
6. 装封：将制作好的OLED芯片封装在适当的封装材料中，以保护其免受环境损害。
OLED的器件原理是基于有机材料在电场中的电致发光现象。
在OLED中，电流从阳极流入，经过发光层后再流出阴极，
形成一个电流回路。
当电流通过发光层时，有机材料受到电场的激发，激发后会释放能量，这些能量以光的形式辐射出来，产生发光效果。
OLED的器件原理也与有机材料的能带结构有关。
在OLED中，有机材料常常包含一个能带隙，当电子从低能级跃迁到高能级时，会有能量差释放出来，产生光子。
调节有机材料的能带结构可以实现不同的颜色发光。
综上所述，OLEDb制作工艺是通过沉积有机材料在透明导电
层上并封装成器件，利用有机材料的电致发光特性实现发光显示。
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。
电致发光原理
电致发光原理
电致发光是一种利用电场激发物质产生发光的原理。
当一个外加电场施加在某些特殊材料上时，这些材料中的电子会被激发到高能级，并在返回低能级时释放出能量。
这个电子从高能级跃迁到低能级的过程中，能量的差异以光的形式释放出来，造成电致发光现象。
关键的原理是在特定材料中的电子跃迁能级间存在能量差异，这样在施加电场时，电子会被激发到能量较高的激发态。
这些激发态可能是由于材料的晶格结构或材料中特殊的离子所引起的。
当电子从激发态跃迁回基态时，能量差额以光的形式释放出来。
在电致发光器件中，一般会使用发光层和两个电极。
发光层是具有发光性质的材料，当施加电场时，发光层中的电子会受到激发并发射光。
两个电极分别连接到发光层的两端，施加电压可形成电场，从而激发发光层中的电子。
电致发光的原理被广泛应用于各种发光器件，如LED（Light Emitting Diode）和OLED（Organic Light Emitting Diode）等。
这些材料具有高效的发光特性，耗电量低且寿命长，因此在照明、显示和通信等领域有着广泛的应用。
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
西北工业大学
Northwestern Polytechnical University
OLED-有机发光 简述
有机发光二极管(OLED)的发展和应用郭嘉琦 刘原君 王睿博 邸世宇(北京大学化学与分子工程学院 09 级北京 100871)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1. 绪论21世纪是信息时代。
发展全新的信息功能材料及器件，突破现有技术的局限，是本世纪初世界范围内所面临的最重大的科学问题之一。
信息显示技术作为其中重要一环，更是在人类知识的获得和生活质量的改善方面扮演着重要的角色。
信息的显示是依靠显示器来实现的，因此现代社会对优质显示器的需求越来越大。
电致发光(electroluminescence, EL)是指发光材料在电场的作用下，受到电流的激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的发光过程。
能够产生电致发光的固体材料有很多种，但研究较多的而且能达到实用水平的，主要是无机化合物的半导体材料。
在过去的20多年里，p-n结无机半导体发光二极管(light-emitting diode, LED)得到了很大的发展，实现了对可见光谱的覆盖，发光效率超过了白炽灯。
由于无机LED器件具有结构牢固、驱动电压低、使用寿命长、效率高、稳定性强等许多优点，得到了非常广泛的实用。
但是无机LED器件的制作成本较高，加工困难，效率低下，发光颜色不易调节，也比较难以实现全色，其进一步的发展受到了很大的限制[1]。
阴极射线管(CRT)显示器曾经占据了主角的位置，其具有亮度高、视角广等良好的显示性能。
但CRT的体积大，无法用于便携式设备。
有机电致发光材料..
4. 亮度，效率高；
5. 直流驱动电压低，能耗少，可与集成电路驱动相匹配； 6. 制作工艺简单，成本低；
7. 可实现超薄的大面积平板显示；
8. 良好的机械加工性能,可做成柔性显示器。
聚合物电致发光二极管(PLED)
PLED,即第二种有机发光材料为高分子聚合物，也称为高分子发光 二极管(PLED)，由英国剑桥大学的杰里米伯勒德及其同事首先发现。聚 合物大多由小的有机分子以链状方式结合在一起，以旋涂法形成高分子 有机发光二极管。 作为一种发光显示材料，聚合物发光二极管(PLED)材料具有很强的 应用潜力，因为它是一种自发光的材料，并且还具有制作相对容易的优点。 因此在制作有机发光二极管器件(OLEDs)时，PLED材料是一种很好的基 本材料，因为与小分子OLED材料20 ～25的发光效率相比，PLED材料的 发光效率则为30～40。
驱动电压30V， 但是器件的量子效率很低，小于1％ 特点： (1)单层器件；(2)驱动电压高； (3)器件效率低
3). 1987年美国Kodak 公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件结构，开创 了有机电致发光的新的时代。
创新点：(1)多功能有机层的结构； (2)超薄的有机层厚度
75nm 60nm驱动Fra bibliotek压小于10V最大外量子效率1％
最大亮度大于1000cd/m2
4).1990年，Burroughs等人将共轭聚合物聚对苯基乙烯（PPV）制作了高 分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域， 即聚合物薄膜电致发光器件。
有机电致发光二极管(OLED)
近十多年里,OLED作为一种新型显示技术已经取得了长足的发展， 就器件的发光亮度、发光效率和寿命而言，OLED器件已经基本达到了 实用的要求。
《电致发光》PPT课件
上市。 近年来，OEL的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，已有
90多家公司在开发OEL，而且每个月都有新公司加入。 国内公司有：京东方科技集团股份有限公司、维信诺公司（南风化工集团股
份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等在北 京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建立1条小 试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有关公司合作 开发的谈判也在积极进行之中等。 这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。
（4）电子在穿过发光层后，被另一侧的界面俘获。
薄膜电致发光器件一般采用交流驱动，在交流驱动情况下，
当外加电压反转时，上述4个过程重复进行，实现连续发光。
基板
透明
第 一
电极 绝
缘
层
分散型 交流电 致发光
分散型 直流电 致发光
玻璃 或柔 性塑 料板 玻璃 基板
ITO膜 ITO膜
发光层
第 二
绝
缘
层
ZnS:Cu,Cl （ 蓝 — 绿） ZnS:Cu.Al(绿) ZnS:Cu,Cl,Mn （黄 色）
膜
致发光
薄 膜 型 玻 璃 ITO膜
直流电 致发光
基板
ZnS:Mn 薄 膜
有机 电致 发光
玻璃 或柔 性塑 料板
ITO膜
空 穴 输 运 层
有机薄膜
电 子
（Alq3）
输 运
层
Al 商品化 精 细
阶段
矩阵
显示
Al 研 究 阶段
Mg Ag
电致发光要点
电致发光要点
电致发光（Electroluminescent，简称EL）是一种将电能直接转换为光能的物理现象。
它通过在两电极间施加电压产生电场，激发电子与空穴复合，导致电子在能级间跃迁、变化、复合，从而发出光。
这种现象不同于热发光、化学发光、声致发光等其他发光方式，具有独特的特点和应用。
电致发光材料通常包含发光中心和基质。
发光中心是电子和空穴复合的场所，而基质则负责传输电子和空穴。
在电场作用下，电子从阴极注入并迁移到发光中心，同时空穴从阳极注入并迁移到发光中心。
当电子和空穴在发光中心复合时，释放出能量并以光的形式发出。
电致发光器件通常由多层结构组成，包括电极、绝缘层、发光层和透明电极等。
其中，发光层是电致发光的核心部分，通常采用具有高发光效率的荧光粉或半导体材料。
当外加电压作用在电极上时，电流通过绝缘层进入发光层，激发出光子并以光的形式发射出来。
电致发光具有许多优点，如高亮度、高效率、长寿命、快速响应等。
因此，它在许多领域都有广泛的应用，如平板显示器、照明、背光等。
在平板显示器方面，电致发光显示器具有高清晰度、低功耗、视角大等优点，是下一代显示技术的有力竞争者。
总之，电致发光是一种将电能直接转换为光能的物理现象，具有独特的特点和应用。
随着科学技术的不断发展，电致发光将会在更多领域发挥重要作用，并推动相关领域的
科技进步。
第二章 OLED简介
发光材料是有机电致发光器件中最重要和核心的材料，决定了器件的性 能，选择发光材料必须满足下列要求：
(1) 高的光致发光量子效率； (2) 良好的半导体特性，即具有高的导电率，能传导电子或空穴，或两 者兼有； (3) 良好的热稳定性和成膜性。
4）发光材料
按化合物的分子结构，有机发光材料一般分为两大类： (1) 高分子聚合物，分子量10000-100000，通常是导电 共轭聚合物或半导体共轭聚合物，可用旋涂方法成膜， 制作简单，成本低，但其纯度不易提高，在耐久性， 亮度和颜色方面比小分子有机化合物差。
为提高空穴的注入效率，要求阳极的功函数尽可能高。作为 显示器件还要求阳极透明，一般采用的有Au、透明导电聚合 物（如聚苯胺）和ITO导电玻璃，常用ITO玻璃。
氧化铟锡(ITO，或者掺锡氧化铟)是一种铟氧化物(In2O3) and 锡 氧 化 物 (SnO2) 的 混 合 物 ， 通 常 质 量 比 为 90%In2O3 ，10% SnO2。
绝大多数配体发光型金属配合物是以第II族和IIIA族的金属离子 为中心离子，在第 IIIA族金属中，配位数为6的Al(III)最为重要； 而在第II族的金属中，配位数为4的Be(II)和Zn(II)应用最广。
它们和纯有机小分子化合物、高分子聚合物一般都为荧光发光材 料，根据量子力学原理，在OLEDs中荧光发光材料只能利用占 25%的单重激发态的能量，因此其量子效率最高只能达到25%。
OLED技术具有下列优越的使用特性
１．自发光器件，高亮度，高发光效率 ２．全固态组件，抗震性好，能适应恶劣环境 ３．可以做得很薄―厚度为目前液晶的1/3 ４．高对比度 ５．微秒级反应时间 ６．超广視角 ７．低功率消耗 ８．可使用温度范围大
应用