OLED介绍(PRESENTATION)

OLED有机发光二极管OrganicLight-EmittingDiode选择有机材料的原因•无机发光二极管不同发光层材料必须配合不同的外延技术，而有机分子加工性好，并可在任何基板上成膜；•很多有机的色料都具有很高效率的发光性质；•分子结构具有多样性和可塑性，通过设计其化学结构，可以改变有机材料的光电性质、热特性、机械性质等；缺点：绝缘性目录OLED基础介绍OLED发光原理OLED寿命问题OLED优缺点一•可以自发光，无需背光•全固态，不怕震动•高亮度•高对比度•视角宽•超薄•低成本•低功耗OLED——简介OLED(OrganicLightEmittingDevice），有机电致发光器件，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。OLED又称有机发光二极管、有机电激光显示、有机发光半导体。一OLED——分类根据材料不同OLED可以分为两大类：(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。(2)小分子有机化合物，分子量为500-2000，能用真空蒸镀方法成膜，按分子结构又分为两类:有机小分子化合物和配合物。一OLED——分类ＯＬＥＤ按照驱动方式不同也可分为两种：有源驱动方式（ＡＭ－ＯＬＥＤ）无源驱动方式（ＰＭ－ＯＬＥＤ）随着ＯＬＥＤ技术的发展，产生了很多新的分类方法或新型器件：柔韧性ＯＬＥＤ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＯＬＥＤ）顶部发射ＯＬＥＤ（ＴＯＰｅｍｉｔｔｉｎｇＯＬＥＤ）磷光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）微显示ＯＬＥＤ白光ＯＬＥＤ层叠结构ＯＬＥＤ等目录OLED基础介绍OLED发光原理OLED寿命问题OLED优缺点二OLED——有机电致发光的基本理论1.有机材料导电机理吸收和发射有机材料的吸收和发射特性是由分子的轨道决定的，根据Pauli理论，每一个分子轨道最多只可填满2个电子，而从最低能级开始填完后可以得到一最低能量的电子组态，当电子只填满最高占有轨域(HOMO)时，此分子处于基态。激发态则是指电子激发到反键轨道的状态。分子一般处于基态，当激发光的震动频率与分子某一个能级差一直时，可使电子激发至较高能级。二OLED——有机电致发光的基本理论二OLED——有机电致发光的基本理论处于高激发态的分子，可以把能量传给低能态的分子，此过程称为能量转移。此机制在多成分掺杂系统是常常发生，含有较高能态的主发光体可以将能量转移到客发光体。根据此原理，通过调节掺杂客体的亮，可以很方便的调节发光的颜色。二OLED——有机电致发光的基本理论2.有机电致发光器件的物理机制发光过程通常由５个阶段完成（１）在外加电场作用下载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入（２）载流子迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移（３）载流子复合：电子和空穴复合产生激子（４）激子迁移：激子在电场作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态（５）电致发光：激发态能量通过辐射跃迁产生光子二OLED——有机电致发光的基本理论3.有机电致发光的材料及特点用于电致发光的有机材料应具备以下特性：A．高量子效率的荧光特性，荧光光谱主要分布400-700nm可见光区域。B．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。C．好的成膜性，在几十纳米的薄层中不产生针孔。D．良好的热稳定性。总体来说小分子材料器件的工艺较为成熟，有望近期进入产业化生产阶段，但小分子材料的开发仍然在继续，随着材料和工艺两方面的进步，小分子材料的器件性能会进一步提高。聚合物作为很有前途的研究方向，不久以后也会进入产业化阶段，给ＯＬＥＤ产业带来强有力的推进二OLED——有机电致发光的基本理论3.有机电致发光的材料及特点•(1)有机小分子发光材料主要为有机染料，具有化学修饰性强，选择范围广，易于提纯，量子效率高，可产生红、绿、蓝、黄等各种颜色发射峰等优点，但大多数有机染料在固态时存在浓度淬灭等问题，导致发射峰变宽或红移，所以一般将它们以低浓度方式掺杂在具有某种载流子性质的主体中，主体材料通常与ETM和HTM层采用相同的材料。掺杂的有机染料，应满足以下条件：a.具有高的荧光量子效率b.染料的吸收光谱与主体的发射光谱有好的重叠，即主体与染料能量适配，从主体到染料能有效地能量传递；c.红绿兰色的发射峰尽可能窄，以获得好的色纯；d.稳定性好，能蒸发。二OLED——有机电致发光的基本理论3.有机电致发光的材料及特点•（2）红光材料主要有：罗丹明类染料，DCM，DCT，DCJT，DCJTB，DCJTI和TPBD等（3）绿光材料主要有：香豆素染料Coumarin6(Kodak公司第一个采用)，奎丫啶酮（quinacridone,QA）（先锋公司专利），六苯并苯(Coronene)，苯胺类(naphthalimide).（4）蓝光材料主要有：N-芳香基苯并咪唑类；1，2，4-三唑衍生物（TAZ）（也是ETM材料）；1，3-4-噁二唑的衍生物OXD-（P-NMe2）（高亮度；1000cd/m2）;双芪类(Distyrylarylene);BPVBi(亮度可达6000cd/m2)。二OLED——有机电致发光的基本理论3.有机电致发光的材料及特点•(5)配合物发光材料金属配合物介于有机与无机物之间，既有有机物的高荧光量子效率，又有无机物的高稳定性，被视为最有应用前景的一类发光材料。常用金属离子有；Be2+Zn2+Al3+Ca3+In3+Tb3+Eu3+Gd3+等主要配合物发光材料有：8-羟基喹啉类，10-羟基苯并喹啉类，Schiff碱类，-羟基苯并噻唑（噁唑）类和羟基黄酮类等二OLED——有机电致发光的基本理论3.有机电致发光的材料及特点(6).阴极材料为提高电子的注入效率，要求选用功函数尽可能低的材料做阴极，功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。A．单层金属阴极如Ag、Al、Li、Mg、Ca、In等。B．合金阴极将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极、如Mg:Ag（10:1），Li:Al(0.6%Li)合金电极，功函数分别为3.7eV和3.2eV。优点：提高器件量子效率和稳定性；能在有机膜上形成稳定坚固的金属薄膜。二OLED——有机电致发光的基本理论2.有机电致发光的材料及特点(7).阳极材料要求:良好的导电性;良好的化学及形态稳定性;功函数需与空穴注入材料(HOMO)能级相匹配;当用作下发光或透明器件的阳极时,在可见光区透明度高;导电氧化物(ITO,ZnO,AZO等)金属种类:二OLED——有机电致发光的基本理论2.有机电致发光的材料及特点(8).空穴注入材料ITO表面经过处理后功函数可升高至5.0eV,但仍低于大部分空穴输运材料(HIM)的HOMO能级约0.4eV.介于ITO/HTL能级之间加入一层空穴注入材料,有利于增加界面间的电荷注入,还能改进器件的效率和寿命.具有高的空穴迁移率能形成无针孔缺陷的薄膜具有高的热稳定性(9).空穴输运材料二OLED——有机电致发光的基本理论2.有机电致发光的材料及特点(10).电子注入材料电子注入材料是帮助电子从阴极注入有机层的材料.通过采用电子注入材料,以便能使用抗腐蚀的高功函数金属,如Al和Ag作为阴极。电子注入材料主要有：碱金属化合物（氧化锂、氧化锂硼等）和碱金属氟化物。二OLED——有机电致发光的基本理论2.有机电致发光的材料及特点(11).电子输运材料/空穴阻隔材料要求:需要有可逆的电化学还原性和足够高的还原电位；需要有合适的HOMO和LUMO值，使电子有最小的注入势垒，同时具有阻隔空穴的能力；需要有较高的电子迁移率；必须具备高的玻璃转变温度和热稳定性；能形成均匀、无微孔的薄膜；为非晶结构，避免光散射或晶体所产生的衰变恶唑衍生物及其树状物金属螯合物其他唑类化合物种类:二OLED——有机电致发光的基本理论高分子电致发光材料都是含有共轭结构的高聚物材料。最常见的是主链π共轭结构。离域π电子为聚合物具备导电性提供了前提。如：聚苯撑乙烯类［poly(p-phenylenevinylene)，PPVs］聚乙炔类［poly(acetylene)，PAs］聚对苯类［poly-(p-phenylene)，PPPs］聚噻吩类［polythiophenes,PTs］聚芴类［polyfluorene,PFs］其他高分子电致发光材料常用的高分子电致发光材料二OLED——有机电致发光的基本理论**nPPV聚芴类PFs聚苯撑乙烯类聚对苯类PPPs聚噻吩类PTs二OLED——结构原理图二OLED——发光原理图HIL:空穴注入层HTL:空穴传输层EML:发光层ETL:电子传输层EIL:电子注入层有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子与空穴分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合。而当化学分子受到外来能量激发后，若电子自旋和基态电子成对，则为单重态，其所释放的光为所谓的荧光；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态其所释放的光为所谓的磷光。目录OLED基础介绍OLED发光原理OLED寿命问题OLED优缺点三OLED——寿命问题KODAK提出OLED器件寿命定义：由起始亮度衰退到起始亮度一半所需的时间。三OLED——寿命问题1.非本质老化因素只要不是由于元件的材料和结构等基本性质所造成的器件衰退，通常都称为非本质老化。最主要的表现是黑点的产生。三OLED——寿命问题（1）基板的平整度（2）微小颗粒的污染三OLED——寿命问题（3）有机层和电极层间的分层（4）金属层表面的微小针孔三OLED——寿命问题2.本质老化因素三OLED——寿命问题（1）有机膜的稳定性；（2）阳极与有机层的接触面；（3）激发态的稳定性；（4）可移动的离子杂志；（5）铟的迁移机制；（6）不稳定的阳离子；（7）正电荷积累的机制；目录OLED基础介绍OLED发光原理OLED寿命问题OLED优缺点四OLED——优缺点四OLED——优缺点谢谢