OLED课程讲义

有机发光显示技术(OLED)有机发光显示技术•1基本概念•2有机发光显示技术发展过程•3有机发光材料•4有机发光显示器件工艺技术•5有机发光显示器件驱动技术•6新型有机发光显示若干关键技术彩色化，高分辨（隔离柱），寿命，器件效率（功耗）ITO薄膜技术，发光材料纯化技术，OLEDoS（微显示），AMOLED（有源），FOLED（软屏），WOLED（白光）。关键词：OLED（organiclightemittingdisplay）有机发光显示器（organiclightemittingdiodes)有机发光二极管，有机LEDOrganicEL(organicelectroluminescence)有机电致发光，有机EL1有机发光显示基本概念显示器发光型受光型CRT(阴极射线管)PDP(等离子显示器)FED(场发射显示器)LED(发光二极管)OLED(有机发光显示器)VFD(真空荧光显示器)LCD(液晶显示器)ECD(电致变色显示器)平板显示器1有机发光显示基本概念显示技术背景学科发展背景有机电子学(OrganicElectronics)：研究有机材料的电子过程与有机材料光电子特性的科学。有机半导体材料与器件有机发光显示器(OLED)有机晶体管有机太阳能电池其它有机电子元器件，如：有机激光器、有机存储器、有机传感器等1有机发光显示基本概念1有机发光显示基本概念电子传输层空穴传输层玻璃基板金属阴极发光层ITOhv1.1OLED器件基本结构1.2OLED器件发光原理有机电致发光是指有机半导体发光材料在电场驱动下，通过载流子注入、传输、电子和空穴结合形成激子、进而辐射复合导致发光的现象。1有机发光显示基本概念LCD（液晶显示）利用液晶分子在外电场作用下，分子排列方向变化，使光（外光源）能够通过液晶材料，从而显示信息的显示器。1.3OLED的特点（与LCD比较）•自发光，不需背光源，发光效率高;•直流低电压驱动；•具有快响应特性(微秒级)；•宽视角(视角超过170度)；•宽温度特性（在－40℃～70℃范围内都可正常工作）；•易于实现软屏显示。由于是有机发光材料，电流驱动，纳米薄膜等，对水氧敏感，对ITO薄膜等缺陷敏感，对洁净度敏感。1有机发光显示基本概念1有机发光显示基本概念1.4OLED的分类方法按有机发光材料分子量大小分类：•小分子OLED：一般用蒸镀的方法•聚合物LED（PLED）：一般用甩膜，喷墨打印等方法。1有机发光显示基本概念1.4OLED的分类方法根据驱动电路与基板的关系分为：无源驱动（PMOLED）－－与无源驱动相关的有阴极隔离柱技术有源驱动（AMOLED）－－与有源驱动相关的有低温多晶硅技术有机发光显示技术•1基本概念•2有机发光显示技术发展过程•3有机发光材料•4有机发光显示器件工艺技术•5有机发光显示器件驱动技术•6新型有机发光显示若干关键技术彩色化，隔离柱，寿命ITO薄膜技术，发光材料纯化技术，OLEDoS，AMOLED，FOLED，WOLED，2.1OLED历史起源1963年美国纽约大学的Pope首次实现了有机晶体蒽单晶的电致发光；1987年美国Kodak公司的C.W.Tang制备成功双层结构低电压、高效率的小分子OLED器件，从而引起了OLED研究热潮；1990年英国剑桥大学的Friend制备成功共轭高分子有机电致发光器件。2OLED发展过程2002年以前的产品一般为单色和多色无源OLED，2002年以后开始出现全彩色产品，接着有源OLED也开始进入市场。单色和多色产品进入量产2000进入手机市场2002有源全彩色OLED开始商业化20052010200120022003200420052000车载音响单色手机彩色手机PDAGPSAMOLEDPCTV2.3OLED发展现状国际动态1998年东北先锋推出第一款OLED产品采用OLED显示屏的车载音响2.3OLED发展现状2000年摩托罗拉推出第一款OLED手机P87672.3OLED发展现状2001年底，铼宝推出了全球第二款OLED手机2.3OLED发展现状•SamsungSID2001年10月开发出了15.1英寸小分子动态有源驱动彩色OLED样品尺寸：显示屏对角15.1英吋驱动：低温多晶硅TFT有源驱动点阵：1024×768（XGA）2.3OLED发展现状2003年1月9日,索尼展示了24英寸有机发光显示器。2.3OLED发展现状中国大陆OLED发展状况VisionoxTechnology2.3OLED发展现状中国大陆OLED发展状况2002年11月8日2.3OLED发展现状中国大陆OLED发展状况4.82英寸图像显示屏（高分辨）2.3OLED发展现状思考题：OLED与LCD的比较：1比较OLED与LCD显示原理的不同点2比较OLED与LCD显示技术的相同点与不同点有机发光显示技术•1基本概念•2有机发光显示技术发展过程•3有机发光材料•4有机发光显示器件工艺技术•5有机发光显示器件驱动技术•6新型有机发光显示若干关键技术彩色化，隔离柱，寿命ITO薄膜技术，发光材料纯化技术，OLEDoS，AMOLED，FOLED，WOLED，OLED材料分类OLEDMaterialsSmallMoleculeQuinolates(kodak)90Distylylbiphenyls(DPVB-based)(IdemitsuKosan)Spirocompounds(Covion)Phosphorescent(UDC,Opsys)PolymerPPV(Philips/CDT/Covion)Polyfluorene(Dow/CDT)Spirobifluorenes(Covion)Oligomer(ADS,Elam-T)Dendrimer(Opsys)3OLED材料最早应用于OLED器件的材料;目前已经商品化的OLED显示屏基本上采用的都是小分子材料;采用蒸镀方式成膜小分子3OLED材料小分子材料按功能分类小分子发光材料小分子空穴传输材料小分子电子传输材料其他功能材料3OLED材料小分子发光材料小分子发光材料用作电致发光材料的有机材料应具备以下特性：（1）在可见光区域内具有较高的荧光量子效率；（2）具有较高的电导率,即能有效地传导电子或空穴；（3）有良好的成膜特性；（4）具有良好的稳定性和机械加工性能。近来的研究表明，荧光效率高的物质并不一定是很好的EL发光材料。3OLED材料小分子发光材料按发光颜色可分为三基色（绿色、蓝色、红色）发光材料和其他颜色发光材料；按发光方式可分为主体发光材料和掺杂体发光材料；按发光机理可分为荧光材料和磷光材料。3OLED材料其他功能材料电极修饰材料NNNNNNNNCuCuPcNNNNTDATANCCNNCCNFFFFF4-TCNQ比较常用的小分子阳极修饰材料有铜酞菁（CuPc）和m-MTDATATDATA掺杂F4-TCNQ作空穴注入层可以显著降低器件的启亮电压，并在低驱动电压下实现高亮度。对阴极修饰最成功的例子是LiF:Al，LiF的引入可以显著提高电子注入效率。3OLED材料比较成功的空穴阻挡层材料NNH3CH3CBCPNOAlNOSiOSAlq3OLED材料磷光小分子材料MaterialsHostQuantumEfficiencyPowerEfficiencyreferencesIr(irdf)3PVK36cd/A2.5lm/WAdv.Mater.2002Ir(ppy)2AcPVK16.2cd/A3.9lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(bzq)2AcPVK6.9cd/A1.8lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(btp)2AcPVK3.5cd/A0.91lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(bsn)2AcPVK2.1cd/A0.55lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(pbi)2AcPVK21.5cd/A4.8lm/WOurwork3OLED材料已经商品化的OLED材料：HoleInjectionMaterials（HIM）－－CuPc(Kodak),MTDATA(Pioneer),PAN(Uniax)HoletransportingMaterials（HTL）－－TPD（Sanyo)，NPB(Kodak,三菱化学）EmittingMaterials（ETM）－－Alq3、Beq2、DMQA、C545T（Kodak）－－DCJTB（Kodak），PtOEP（UDC）－－DPVBi（出光兴产),6PP(Covin),蒽系列（Kodak）3OLED材料小分子材料技术发展水平发光效率Blue4.5lm/W(Idemitsu,470nm)Green15lm/W(SanyoElectric,540nm)Yellow13lm/W(SanyoElectric,570nm)Red2.2lm/W(Kodak,600nm)3OLED材料寿命Green:80,000hrs(initialbrightness~100cd/m2,Kodak)Yellow:30,000hrs(initialbrightness~100cd/m2,SanyoElectric)Blue:8,000hrs(initialbrightness~100cd/m2,IdemutsuKosan)Red：14,000hrs(initialbrightness~200cd/m2,Toray)3OLED材料磷光材料寿命（PHOLED)ThereliabilityofsmallmolecularweightPHOLEDs:redPHOLEDs:105-106hoursgreenPHOLEDs:5×104hoursbluePHOLEDs:stilltobeimproved3OLED材料ProblemswithOLEDmaterials：器件中载流子的浓度不匹配，电子浓度相对较少－－－发展有效的空穴阻挡材料和电子传输材料蓝光材料不稳定，红光材料效率不高－－－改善稳定性、荧光量子效率和色纯度目前缺少好的红光和蓝光主体材料与掺杂材料3OLED材料材料提纯技术固体有机化合物的提纯方法小结一，重结晶二，分区升华三，萃取四，柱层析（包括液相色谱半制备）五，薄层板层析参考书目：1．《现代有机化学实验技术导论》D.L.帕维亚G.M.兰普曼G.S.小克里兹2。《有机化学实验》李兆陇阴金香林材料提纯技术固体有机化合物的提纯方法小结一，重结晶重结晶的操作过程为：饱和溶液的制备脱色热过滤冷却结晶抽滤结晶的干燥重结晶操作中的关键在于选择合适的溶剂，使样品在较高温度下溶解，在低温下结晶析出。由于目前做的样品为新结构，文献中找不到合适的溶剂，故可采用如下方法通过实验来选择：取0.1克样品放入一只试管材料提纯技术固体有机化合物的提纯方法小结一，重结晶重结晶的操作过程为：饱和溶液的制备脱色热过滤冷却结晶抽滤结晶的干燥重结晶操作中的关键在于选择合适的溶剂，使样品在较高温度下溶解，在低温下结晶析出。由于目前做的样品为新结构，文献中找不到合适的溶剂，故可采用如下方法通过实验来选择：取0.1克样品放入一只试管材料提纯技术固体有机化合物的提纯方法小结一，重结晶重结晶的操作过程为：饱和溶液的制备脱色热过滤冷却结晶抽滤结晶的干燥重结晶操作中的关键在于选择合适的溶剂，使样品在较高温度下溶解，在低温下结晶析出。由于目前做的样品为新结构，文献中找不到合适的溶剂，故可采用如下方法通过实验来选择：取0.1克样品放入一只试管有机发光显示技术•1基本概念•2有机发光显示技术发展过程•3有机发光材料•4有机发光显示器件工艺技术•5有机发光显示器件驱动技术•6新型有机发光显示若干关键技术彩色化，高分辨，寿命ITO薄膜技术，发光材料纯化技术，OLEDoS，AMOLED，FOLED，WOLED，金属阴极玻璃基片ITO阳极空穴传输层发光层电子传输层1段2段4有机发光显示器件工艺技术OLED生产工艺流程CrpatternITOpatternPIpatternRibpattern蒸镀封装清洗模块