《OLED顯示技術(shù)》PPT課件.ppt

OLED顯示技術(shù),Organic light emitting device,有機(jī)電致發(fā)光就是指有機(jī)材料在電流或電場的激發(fā)作用下發(fā)光的現(xiàn)象， 根據(jù)所使用有機(jī)電致發(fā)光材料的不同，可分為: 小分子材料、 高分子材料、 稀土配合物,有機(jī)平板顯示器具有以下特點： 材料采用有機(jī)物/高分子，因而選擇范圍寬，可實現(xiàn)紅到藍(lán)任何顏色的顯示； 與其他平板顯示技術(shù)（PDP,FED ）相比，具有驅(qū)動電壓低的特點； 發(fā)光亮度、效率高 視角寬、響應(yīng)速度快 超薄、重量輕，全固化主動發(fā)光 可制作在柔性襯底上，器件可彎曲 工作溫度范圍寬 成型加工簡單，不受尺寸限制，可直接利用噴墨打印技術(shù)形成； 全固態(tài)結(jié)構(gòu)，可用于航天器、飛機(jī)、坦克等移動顯示設(shè)備。,有機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)半導(dǎo)體基本原理,無機(jī)晶體能帶理論 有機(jī)材料中，有機(jī)分子間通過較弱的vandewaals力相互作用形成固體，產(chǎn)生松散無定形結(jié)構(gòu)，整個固體分子不再保持周期性排列的結(jié)構(gòu)，電子不再作離域共有化運動，而是局域在分子上，不受其他分子勢場的影響，不形成能帶。 單個分子的分子軌道理論： 最高占有分子軌道HOMO Highest occupied molecular orbital 最低未占有分子軌道LUMO 可類似于半導(dǎo)體中價帶頂，導(dǎo)帶底，禁帶,失去電子能力強(qiáng)的分子稱為“給體”，得到電子能力強(qiáng)的分子稱為“受體”，和無機(jī)半導(dǎo)體類似，也有兩種載流子，在沒有外加電場情況下，空穴或電子在空間方向跳躍是隨機(jī)的；在外加電場情況下，空穴順著電場方向跳躍的幾率高，電子逆著電場方向跳躍的幾率高，統(tǒng)計上形成定向移動。,有機(jī)分子組成的體系，盡管分子之間通過較弱的V氏力形成固體，但這相互作用足夠使得分子之間相同的分子軌道存在一定的能量差，如果將固體中相同的分子軌道處于的能量按它們在固體中的數(shù)目做成函數(shù)關(guān)系，就可得到有機(jī)固體的能態(tài)密度分布，有文獻(xiàn)報道，有機(jī)固體中的能態(tài)密度呈高斯分布。,和無機(jī)半導(dǎo)體中類似，通過有機(jī)半導(dǎo)體中摻雜，實現(xiàn)N型或P型有機(jī)半導(dǎo)體，來改變器件的發(fā)光顏色、增強(qiáng)器件的穩(wěn)定性，提高器件發(fā)光效率等。,OLED的結(jié)構(gòu)及工作原理,高效OLED通常有一個基本兩層結(jié)構(gòu)，空穴傳輸層、電子傳輸層，能級不匹配，在界面產(chǎn)生勢壘，電子和空穴集中在界面處，在此復(fù)合幾率最大； 在兩層界面處引入起熒光中心作用的物質(zhì)，可以對發(fā)光中心進(jìn)行有序的優(yōu)化，如此可形成一層很薄的發(fā)光層（三明治結(jié)構(gòu)）。,雙層結(jié)構(gòu)之OLED 透明電極（ITO,陽極） 有機(jī)空穴傳輸層 有機(jī)發(fā)光層 有機(jī)電子傳輸層 金屬背電極（陰極）,OLED的發(fā)光過程由以下四個步驟完成 載流子注入：電子和空穴分別從陰極和陽極注入 載流子遷移：電子和空穴分別通過電子傳輸層(ETL)和空穴傳輸層(HTL)向發(fā)光層遷移 激子形成：電子和空穴在發(fā)光層相遇，形成激子 發(fā)光：激子退激發(fā)輻射出光子的過程,研究載流子傳輸過程有許多重要意義： 增強(qiáng)材料對電子、空穴的傳輸效果，降低器件工作電壓； 增加器件內(nèi)載流子密度，能增加形成激子的概率，提高器件的亮度； 調(diào)整電子、空穴傳輸?shù)钠胶?，避免或減少因器件中一種載流子數(shù)量過剩導(dǎo)致載流子通過器件內(nèi)部傳輸?shù)脚c注入電極相對的另一個電極而形成的漏電流，從而提高器件的效率。,兩種能量轉(zhuǎn)移的方式 當(dāng)跳躍著的電子和空穴所在的分子相互很近，或者電子和空穴處于同一個分子上時，由于電子和空穴庫侖相互作用，使得兩者束縛在一起形成能量較低的“激子”。激子能量可以以輻射復(fù)合或非輻射復(fù)合形成退激發(fā)。 也可以將能量以光的發(fā)射再吸收的形式轉(zhuǎn)移給別的激子，稱為Frster能量轉(zhuǎn)移；這種能量轉(zhuǎn)移以（虛光子）發(fā)射和再吸收為中介，主要由于給體和受體之間存在的耦極相互作用，且強(qiáng)烈依賴于給體和受體分子之間距離（可達(dá)幾十埃）；而且給體退激發(fā)和受體被激發(fā)是同時發(fā)生的；其發(fā)生幾率正比于給體分子熒光光譜和受體分子吸收光譜交疊程度。,另一種激子轉(zhuǎn)移能量的方式稱為Dexter能量轉(zhuǎn)移，是直接將電子或空穴轉(zhuǎn)移到另外的分子上形成新的激子的同時完成能量轉(zhuǎn)移（傳遞），它是以載流子直接交換的方式傳遞能量，只有處于激發(fā)態(tài)的分子和另外一個處于基態(tài)的分子離得很近以至于電子云出現(xiàn)彼此交疊的時候，分子間間距最多只能到幾個埃，發(fā)生這種能量轉(zhuǎn)移的速率也正比于給體分子發(fā)光光譜和受體分子的吸收光譜的交疊程度。,表格,OLED驅(qū)動方式,按驅(qū)動電壓極性可分為直流驅(qū)動和交流驅(qū)動 正向直流驅(qū)動：電子和空穴傳輸方向不變，多余載流子或積累在界面上，或越過勢壘進(jìn)入電極（漏電流）； 交流驅(qū)動：負(fù)半周將多余的電子、空穴消耗掉（朝相反方向運動），最終有利于提高復(fù)合效率。,多色有機(jī)發(fā)光,實現(xiàn)全彩色顯示的方式： RGB三色各點分別采用三色發(fā)光材料獨立發(fā)光； 藍(lán)色顯示作為色變換層，使一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色和綠色，從而形成RGB三色； 使用白色OLED為背光，采用類似LCD所用的彩色濾光片，來達(dá)到全彩色效果。,存在問題,盡管世界上眾多國家和地區(qū)的研究機(jī)構(gòu)和公司投入巨資致力于有機(jī)平板顯示的研究與開發(fā)（R&D)，但其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)低于人們預(yù)料。其原因，從科學(xué)上講，還有許多重大關(guān)鍵問題沒有解決。 材料結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能，載流子傳輸特性，電子能態(tài)與發(fā)光行為之間關(guān)系是調(diào)控材料