有機電致發光器件(OLED)學生：何鑫時間：2016.10.14OLED

(Organic

Light

Emitting

Device），有機電致發光器件，是指有機半導體材料和發光材料在電場驅動下，通過載流子注入和復合導致發光的現象。其原理是用ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經過電子和空穴傳輸層遷移到發光層，并在發光層中相遇，形成激子并使發光分子激發，后者經過輻射弛豫而發出可見光。輻射光可從ITO一側觀察到，金屬電極膜同時也起了反射層的作用。根據這種發光原理而制成顯示器被稱為有機發光顯示器，也叫OLED顯示器。

何為有機電致發光器件？有機電致發光器件有機電致發光顯示器件的發展簡史有機電致發光顯示器件的構造原理有機電致發光顯示器件的發光機理有機電致發光顯示器件的制作材料有機電致發光顯示器件的驅動方式有機電致發光顯示器件的彩色顯示有機電致發光顯示器件的前沿技術1、2、3、4、5、7、6、1963年NewYorkUniv.的Pope等第一次發現有機材料單晶蒽的電致發光現象。1982年Vincett的研究小組制備出厚度0.6蒽的薄膜，并觀測到電致發光。1987年Kodak公司的鄧青云等采用了夾層式的多層器件結構，開創了有機電致發光的新的時代。

1990年，英國劍橋大學Cavendish實驗室的Burroghes等人首次采用共軛聚合物聚對苯撐乙烯（PPV，polyphenylenevinylene)制作了高分子發光二極管，簡化了制備工藝，開辟了發光器件的又一個新領域聚合物薄膜電致發光器件。1997年，PrincetonUniv.ForrestSR的小組發現磷光的有機電致發光材料，使得有機電致發光器件的內量子效率可能到達100％。2004年月5月，SeikoEpson發表40in有機電致發光顯示器，并在2004年下半年的上展出。這是有機EL顯示器首次達到這樣大的尺寸。有機電致發光顯示器件的發展12006年，整體矩陣尋址(TotalMatrixAddressing，TMA)OLED技術由劍橋顯示器科技推出，據稱結合了TMA解決方案的小型被動式數組顯示器，可降低至少50%的功率消耗，或者在相同的功率消耗下，得到二倍的顯示亮度。2007年全球OLED產值接近8億美元，相較于2006年成長率超過50%，是所有平板顯示設備中成長最快的領域。2008年，精工愛普生公司發布了其研究成果——“終極之黑”OLED顯示系統，解決了長期困擾OLED的使用壽命難題，成功將產品使用壽命延長至5萬多個小時，突破業界2~3萬小時的技術瓶頸，極大拓展了OLED顯示系統的應用前景。2011年OLED尺寸將擴大到30英寸產品以上，主流產品仍是以11英寸，預估其銷量可望達到100萬臺以上、20英寸銷售量為89萬臺、32英寸TV則是5萬臺左右。到2015年，OLED顯示屏的營收將從2008年的5.91億美元增長到60億美元。發光材料的選擇范圍廣，尤其是藍光材料，容易得到全色顯示；亮度大、效率高；直流驅動電壓低、能耗少，可以和集成驅動電路相匹配；制作工藝簡單并且成本低；可實現超薄的大面積平板顯示，響應速度快，視角大，全固化，抗震性能好，工作溫度范圍廣；良好的機械加工性能，容易做成不同形狀。OLEDs的優點有機電致發光顯示器件的構造原理注入層輸運層發光層OLED的基本結構：銦錫氧化物與正電極（陽極）相連、負極則與另一個金屬陰極相連，中間是發光材料，形成一種類似三明治的結構。理想陰極是以低功函數金屬作為注入層，以具有較高功函數的穩定金屬Mg/Ag,Li/Al）作為鈍化層。電子輸運材料（ETM）：熒光染料化合物。必須熱穩定和表面穩定，有機金屬絡合物具有足夠的熱穩定性。由在熒光基質材料中摻雜百分之幾的熒光摻雜劑來制備。基質材料通常與ETM或HTM采用的材料相同，熒光摻雜劑是熱和光化學穩定的激光染料。2單層EL器件結構圖DL-A型雙層EL器件結構圖三層EL器件結構圖多層器件結構3有機電致發光顯示器件的發光機理小分子OLED聚合物OLED（也稱為PLED）鑭系有機金屬OLED（也叫稀土OLED）襯底透明陽極金屬陰極有機層eheh復合光發射DC電源eheeeehhhhhq=qV-bibiCA陽極有機層陰極有機電致發光過程通常由以下幾個階段完成：載流子的注入。在外加電場的條件下，電子和空穴分別從陰極和陽極向夾在電極之間的有機功能薄膜層注入；載流子的遷移。注入的電子和空穴分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發光層遷移；載流子復合。電子和空穴結合產生激子；激子的遷移。激子在電場作用下遷移，將能量傳遞給發光分子，并激發電子從基態躍遷到激發態；電致發光。激發態能量通過輻射躍遷失活，產生光子釋放光能。4有機電致發光顯示器件的制作材料特性空穴傳輸材料：具有良好的空穴傳輸特性，即空穴遷移率高；具有較低的電子親和能，有利于空穴注入；激發能量高于發光層的激發能量；不能與發光層形成激基復合物；具有良好的成膜性和較高的玻璃化溫度，熱穩定性好，不易結晶。

電子傳輸材料：具有良好的電子傳輸特性，即電子遷移率高；具有較高的電子親和能，易于由陰極注入電子；相對較高的電離能，有利于阻擋空穴；不能與發光層形成激基復合物；成膜性和熱穩定性良好，不易結晶。發光材料：具有高效率的熒光量子效率；具有良好的化學穩定性和熱穩定性，不與電極和載流子傳輸材料發生反應；易形成致密的非晶態膜，不易結晶；具有適當的發光波長；具有一定的載流子傳輸能力。5有機電致發光顯示器件的驅動方式直流驅動：直流驅動時（ITO接正極）空穴和電子的傳輸方向是固定不變的,其中未參與復合的多余空穴(或電子),或者積累在HTL/EML(EML/ETL)界面,或者越過勢壘流入電極。

交流驅動時,正半周的發光機制與正向直流驅動完全一樣,但是交流驅動的負半周卻起著十分重要的作用。交流驅動：6有機電致發光顯示器件的彩色顯示1、分別制備紅、綠、藍三原色的發光中心，然后調節三種顏色不同程度的組合，產生彩色。2、首先制備發白光的器件，然后通過彩色濾光膜得到三原色，重新組合三原色從而實現彩色顯示。3、首先制備發藍光的器件，然后通過藍光激發其它層材料分別得到紅光和綠光，從而進一步得到彩色顯示。4、首先制備發白光或近于白光的器件，然后通過微腔共振結構的調諧，得到不同波長的單色光，然后再獲得彩色顯示。5、采用堆疊結構，將采用透明電極的紅、綠、藍發光器件縱向堆疊，從而實現彩色顯示。OLED的技術瓶頸和突破面對主流市場的LCD顯示技術，OLED要躋身成為主流顯示技術，仍面臨諸多瓶頸。目前有三大挑戰正左右OLED產業的發展。

第一，OLED產品價格昂貴，原因在于經濟規模校，似的材料成本和制程成本無法降低；

第二，在技術層面上，OLED壽命仍還有待提高，目前OLED產品壽命只有兩萬小時，要達到商業化的要求，至少需要5萬小時；

第三，OLED目前仍主要應用在小尺寸行動裝置面板領域，在大尺寸顯示市場仍還有待突破。OLED本身具備諸多優點，應用前景極廣，其技術瓶頸也將會在電化學等科學技術的不斷進步下被解決，可以想見未來的顯示市場，OLED必