有机电致发光显示OLED(非常好的平板显示资料)课件.ppt
《有机电致发光显示OLED(非常好的平板显示资料)课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有机电致发光显示OLED(非常好的平板显示资料)课件.ppt(64页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、,第5章有极电致发光,OLED平板显示器的明日之星,目录,有机电致发光显示简介有机聚合物电致发光器件的工作原理有机发光二极管制备工艺OLED阴极隔离柱和彩色化技术OLED的稳定性和寿命新型OLED技术,5.1有机电致发光显示简介,有机电致发光显示,又称有机发光二极管或有机发光显示(Organic Light Emitting Diode,OLED),是自20世纪中期发展起来的一种新型显示技术,其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光。,与液晶显示器相比,具有:全固态、主动发光、高亮度、高对比度、超薄、低成本、低功耗、无视角限制、工作温度范围宽等诸多优点。被认为是最有可能替代液晶显
2、示器的技术,特点,概念:,OLED发展历史,1987年,C.W.Tang等人制得了第一个有实用意义的有机电致发光器件(OLED)1990年剑桥的Friend 等报导了低电压驱动的 PLED 1992年Heeger等发明了柔性高分子显示器件 1997年Forrest等发现磷光电致发光现象,1997年,日本Pioneer推出了世界第一个商品化的有机平板显示产品 1998年,Cambridge Display Technology公司展示了第一个PLED单色显示屏 2005年,我国第一条OLED大规模生产线在江苏昆山开始兴建。,今天,高效率(15 lm/w)和高稳定性(发光强度为150 cd/m2时
3、,工作寿命10,000小时)的有机EL器件已经研制出来。,分类,优点:自发光材料,不需用到背光板,同时视角广、画质均匀、反应速度快、较易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、制程简单、可制作成挠曲式面板,符合轻薄短小的原则,应用范围属于中小尺寸面板;缺点:由于OLED驱动电压较高、因此在能量上使用的效益较差。,1、根据采用有机材料的分子量不同分为两种:,一种是采用小分子材料,简称OLED;,优点:PLED由于不需经过薄膜制程及高价的真空装置,组件构造只有2层,较为简单,因此在投资成本上较OLED低很多;缺点:但由于PLED在色彩的表现上不如OLED佳,每个颜色衰减常数不同,必须对色彩偏差做补偿,
4、同时频宽又大,发光色彩不易调整,因此产品的寿命亦较短暂。,另一种是采用高分子材料,称Polymer OLED,简称PLED;,目前PLED主要应用范围以大尺寸面板为主。从产品的市场来看,OLED的市场利益要往高单价、高附加价值的产品发展,而PLED则往大量而低单价的产品发展。,发光材料空穴传输材料电子传输材料电极修饰材料阻挡层材料,2根据功能不同,3、按照驱动方式无源矩阵PM-OLED和有源矩阵AM-OLED,前者采用ITO玻璃基板,后者采用TFT基板。专家预测,OLED显示器可能在2015年后取代LCD的主导地位,成为市场主流显示器。,表1 有源AMOLCD与无源PMOLED性能比较,OLE
5、D的优点,首先,OLED视野角度宽、轻薄、便于携带;其次,它亮度、对比度高、色彩丰富、响应速度快;更加独特的是,OLED产品可实现软屏;OLED还有工作温度范围宽、低压驱动、工艺简单、成本低等优点。,OLED的缺点,目前最突出的缺陷是其使用寿命较短,一般为5000小时左右。电视机要求显示屏的寿命最少为1.5万小时。这使得OLED想全面取代LCD尚需要一段时间。,中国OLED市场情况,外来发展领域:,3G通信领域 壁挂电视和桌面显示器 军事和特殊用途 柔软显示器,开发新型OLED有机材料以期进一步提高器件性能;改善生产工艺,提高成品率,以保证产品推向市场后的竞争力;研制彩色显示屏及相关驱动电路;
6、为了实现大面积显示,研发低温多晶硅TFT方式驱动的OLED显示器,目前国际上,OLED技术发展的几个重要趋势是:,5.2有机电致发光基本理论问题,有机聚合物分子是由C、H、O、N、S等原子通过共价键按一定顺序结合而形成的。共价键分 键和 键两种,有机聚合物半导体材料的光电活性主要来自分子外层价电子活动。,5.2.1有机/聚合物半导体材料简介,1.有机/聚合物半导体材料分子结构,图5-1 有机分子中的电子跃迁示意图,从上图中可以看出:,总之,有机/聚合物半导体材料的分子结构中一般含有共轭双键(提供 电子)和O、N、S(提供孤对电子即n电子),另外通过化学方法将生色团或助色团引入有机/聚合物分子中
7、,也可达到对有机/聚合物半导体材料光电性能的有效调节。,具有较好空穴传输能力的分子中一般都含有多个的芳香胺基元,2.用于有机电致发光的有机半导体材料,空穴传输材料在分子结构上表现为富电子体系,具有较强的电子授予能力(易氧化)。如图5-2。,空穴传输材料,图5-2 常见的一些空穴小分子传输材料,MTADATS(R=H,Me),TPD,NPB,一般来说,空穴传输材料应满足以下条件:,成膜性好:一般来说分子结构本身越规整,成膜质量越差,相应的器件越容易短路。稳定性好:材料的玻璃化温度高,成膜的稳定性好。空穴迁移率高;较好的电化学稳定性;具有和阳极(ITO)相匹配的电离能;具有和发光层相匹配的能级。,
8、空穴传输层/发光层界面接触的四种形式,图5-3 空穴传输层/发光层界面接触的形式,最低空轨道,最高占有轨道,发光材料,图5-4列出了一些常用的小分子发光材料,除了考虑成膜性、稳定性、能级匹配、载流子迁移率等因素外,在选择发光材料时还应考虑到以下几点:较高的荧光量子效率 抑制薄膜中聚集体的形成 发光层的位置,图5-4常用的小分子发光材料,电子传输材料,电子传输材料在分子结构上表现为缺电子体系。除Alq3外,PBD、F-CuPc、OXD-1和TAZ是应用较多的传输材料。如图5-5所示。,图5-5常用的小分子传输材料,电极材料,电极发光阴极主要使用具有较低逸出功的金属,例如Ca、Al、Mg或者它们的
9、合金Mg:Al、Li:Al等。从提高电子诸如效率的角度考虑,金属逸出功越低,其电子注入效率越高。然而逸出功较低的金属一般相对比较活泼,容易受到周围环境的影响而发生化学反应,从而导致器件失效。,聚合物半导体材料,通过调节聚合物的分子链结构,不但可以改善溶解性,实现发光颠色的调节,还可以优化聚合物薄膜的空穴和电子的传输能力。由于PPV的本征电子性质(带隙能为1.5-3.0eV),用之难以获得蓝色电致发光,致使其发展受到限制。,图5-6为一些常见的聚合物半导体材料,5.2.2 有机/聚合物电致发光器件的结构及工作原理,聚合物电致发光器件通常采用如图5-7(a)所示的单层结构。聚合物分子量大,可通过旋
10、涂方式成膜,制备双层聚合物薄膜较为困难,因此从加工角度讲,聚合物器件只能采用单层结构。聚合物的长分子链结构保证了聚合物薄膜的平整、均匀性,而且可以同时引入空穴基元、发光基元和电子基元,因此单层聚合物器件也可以有较好的性能。,图5-7 有机/聚合物电致发光器件的典型结构,图5-7(b)所示为CWTang提出的双层结构模型。双层结构的优势在于既能有效地解决载流子的注入、传输和复合问题,又能克服单层有机小分子薄膜的漏电问题。,在阳极和空穴传输层中间插入一阻挡层(图5-7(d)所示),能明显地增加器件寿命并且能够阻挡阳极离子进入有机层,但在一定程度上增加了启动电压。,图5-7(c)所示的三层结构是在图
11、5-7(b)基础上的延伸,它的特点在于使用独立的空穴传输层、发光层和电子传输层,能够精确控制发光位置,缺点是增加了制备工艺的复杂性。,在阴极和电子传输层中间加入介电层(如图5-7(e)所示),能明显地降低电子的注入势垒,避免活泼电极(Li、Ca)的使用,但在蒸镀过程中介电层对有机层会有损伤,图5-7(f)所示结构的特点在于使用共蒸镀方法制备有机薄膜,此种方法不但能够实现全色显示,而且能够消除因材料本身不稳定的电化学特性所带来的负面影响,但工艺相对复杂。,除此六种结构外。多晕子阱结构、微腔结构也多见报道。总之,器件结构的设计首先取决于所使用的材料和所要达到的目的,应根据材料特点匹配能级结构、优化
12、制备工艺。,2有机聚合物电致发光器件的工作原理,OLED工作原理可简单地分为三个过程:载流子注入;载流子传输;载流子复合和辐射衰减。,利用外加偏压使空穴和电子分别由正、负极出发,并在有机发光层相遇而产生发光作用,其中阳极为ITO导电膜,阴极则含有Mg、Al、Li等金属,如图所示。,单层结构,电致有机发光器件的剖面图,OLED发光的颜色取决于有机发光层的材料,即视材料的不同,电子与空穴所具的能阶也有差异,进而产生不同波长(即不同颜色)的光。,发光过程,电子和空穴在发光层相遇后,由于库仑作用形成暂态激子,处于不稳定态.其中大部分发生复合,电子落入空穴,释放出能量;,当器件加正向偏压时,电子和空穴分
13、别从阴极和阳极注入到有机材料中,外场的作用使它们迁移至发光层;,发光材料原子的最外层电子吸收这些能量后将处于激发态,当激发态的电子跃迁回基态时辐射出光子,释放出光能。,OLED与LCD技术的比较,(1)载流子注入,金属/有机层接触界面分为欧姆接触(ohmic contact)和肖特基接触(schottky contact)。I.H.Campbell)等人认为,当界面能垒 时,金属/有机层为欧姆接触,反之为肖特基接触;在欧姆接触情况下,载流子极易注入有机层,ITO阳极/空穴传输层界面多为这种情况;在肖持基接触情况下,载流子注人较为困难。大部分载流子聚集在金属/有机层界面处,金属阴极电子传输层界面
14、多为这种情况,因此金属阴极多选用低功函数。I.D.Parker认为,在单层聚合物器件中,较小的注入势垒决定电流一电压特性,较大的注入势垒决定器件的效率。载流子注入是一个较为复杂的过程。材料、器件结构以及工作方式的不同都会使载流子注入方式发生变化。载流子的注入方式可以通过器件的IV特性反映出来。,载流子注入是指载流子通过金属,有机层界面从金属进入有机层的过程。该过程的难易程度对器件的启动电压、效率和寿命有直接的影响。,(1)隧穿注入,很明显,在隧穿注入情况下,器件的电流与环境温度无关,一般当界面能垒较高火电场强度较大时(),器件电流表现为这种形式,下面简单介绍两种公认的注入方式,(2)热发射注入
15、(Thermionic emission or Richardon-Schotty emission),在热发射注入情况下,器件电流的表达式为:,式中,(2)载流子传输,载流子传输是指将注入至有机层的载流子运输至复合界面处。衡量有机薄膜载流子传输能力的一个主要指标是载流子的迁移率。,(1)极子化理论(polaron fornalism)该理论认为载流子的迁移率与分子间距、电场强度、温度有明显的关系,目前所使用的有机小分子传输材料的迁移率一般在左右,而电子传输材料的现役率相对低两个数量级,寻找具有高电子迁移率的小分子材料是当务之急.,偏离对角线参数,(2)无序理论(disorder formal
16、ism),该模型认为载流子传输是通过在定域和无序态的高斯分布间跃迁实现的。,(3)载流子复合和辐射发光,有机固体中的最低能量激发态分为单线态和三线态,前者导致荧光发射(25%),后者导致磷光发射(75%)。聚合物中的电子激发态可分为链内和链间两种:链内激发态可以辐射衰减,而链间激发态则衰变成分离电子和空穴。因此聚合物材料一定要克服成膜时分子链间的聚集问题。曹镛等人认为,由于聚合物的能带结构,电子和空穴在聚合物链上复合形成单线态和三线态的几率各为50。激子的辐射发光几率取决于激子所处的环境,当激子处于有序单畴中或施主一受主界面时,辐射衰减的几率被大大降低;严格佐制器件中激子形成的位置、降低发光层
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 有机 电致发光 显示 OLED 非常好 平板 资料 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-3540873.html