新型光電顯示技術

1、7.1 有機電致發(fā)光器件有機電致發(fā)光器件 7.1.1 有機電致發(fā)光顯示器件的發(fā)展簡史有機電致發(fā)光顯示器件的發(fā)展簡史 有機電致發(fā)光顯示有機電致發(fā)光顯示，又稱為有機發(fā)光二極管有機發(fā)光二極管（Organic Light Emitting Diode，OLED）。 1963年年 New York Univ.的的Pope等第一次發(fā)現(xiàn)等第一次發(fā)現(xiàn)有機材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象。有機材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象。1982年年 Vincett的研究小組制備出厚度的研究小組制備出厚度0.6 蒽的蒽的薄膜，并觀測到電致發(fā)光。薄膜，并觀測到電致發(fā)光。 存在問題存在問題 （1）單層器件）單層器件; （2）驅動電壓高；）驅動

2、電壓高； （3）器件效率低）器件效率低 1987年年Kodak 公司的鄧青云等采用公司的鄧青云等采用了夾層式的多層器件結構，開創(chuàng)了夾層式的多層器件結構，開創(chuàng)了有機電致發(fā)光的新的時代。了有機電致發(fā)光的新的時代。 以以8-羥基鋁喹啉為發(fā)光材料（羥基鋁喹啉為發(fā)光材料（ALq3)，把載流子傳輸，把載流子傳輸層引入到有機層引入到有機EL器件，并采用超薄膜技術和低功器件，并采用超薄膜技術和低功函數(shù)堿金屬做注入電極，得到了直流驅動電壓低函數(shù)堿金屬做注入電極，得到了直流驅動電壓低（10伏）伏），發(fā)光亮度高（，發(fā)光亮度高（1000cd/m2)和發(fā)光和發(fā)光效率高效率高(1.5lm/w)的有機電致發(fā)光器件。的有機電

3、致發(fā)光器件。 19901990年，英國劍橋大學年，英國劍橋大學CavendishCavendish實驗室的實驗室的BurroghesBurroghes等人首次采用共軛聚合物聚對苯撐乙烯等人首次采用共軛聚合物聚對苯撐乙烯（PPVPPV，polyphenylene vinylenepolyphenylene vinylene) )制作了高分子制作了高分子發(fā)光二極管，簡化了制備工藝，開辟了發(fā)光器件發(fā)光二極管，簡化了制備工藝，開辟了發(fā)光器件的又一個新領域的又一個新領域聚合物薄膜電致發(fā)光器件。聚合物薄膜電致發(fā)光器件。1997年，年，Princeton Univ. Forrest S R的小組發(fā)現(xiàn)磷光的小

4、組發(fā)現(xiàn)磷光的有機電致發(fā)光材料，使得有機電致發(fā)光器件的的有機電致發(fā)光材料，使得有機電致發(fā)光器件的內量子效率可能到達內量子效率可能到達100。 OLEDOLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特的基本結構是由一薄而透明具半導體特性的銦錫氧化物性的銦錫氧化物(ITO)(ITO)，與正電極（陽極）相連，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(fā)光材料，負極則與另一個金屬陰極相連，中間是發(fā)光材料，形成一種類似三明治的結構。形成一種類似三明治的結構。 7.1.2 有機電致發(fā)光顯示器件的構造原理有機電致發(fā)光顯示器件的構造原理 基本結構層包括：基本結構層包括：空穴傳輸層空穴傳輸層(HTL)(

5、HTL)、發(fā)光層、發(fā)光層(EL)(EL)與電子傳輸層與電子傳輸層(ETL) (ETL) 有機發(fā)光二極管在直流正向偏壓作用下，外有機發(fā)光二極管在直流正向偏壓作用下，外加電壓能量將驅動電子（加電壓能量將驅動電子（Electron）與空穴）與空穴（Hole）分別由陰極與陽極注入，兩者在傳導中）分別由陰極與陽極注入，兩者在傳導中相遇、結合，形成所謂的相遇、結合，形成所謂的電子電子-空穴復合對空穴復合對（Electron-Hole Capture），）， 化學分子受到外化學分子受到外來能量激發(fā)后，若電子自旋和基態(tài)電子成對，則來能量激發(fā)后，若電子自旋和基態(tài)電子成對，則稱為稱為單重態(tài)（單重態(tài)（Singlet

6、），其所釋放的光為，其所釋放的光為熒光熒光（Fluorescence）；若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子；若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行，則稱為自旋不成對且平行，則稱為三重態(tài)（三重態(tài)（Triplet），），其所釋放的光為其所釋放的光為磷光（磷光（Phosphorescence）v(1) 注入層注入層 理想陰極是以低功函數(shù)金屬作為注入層，理想陰極是以低功函數(shù)金屬作為注入層，以具有較高功函數(shù)的穩(wěn)定金屬以具有較高功函數(shù)的穩(wěn)定金屬Mg/Ag,Li/Al）作為鈍化層。作為鈍化層。 陽極是由透明或半透明導體制成的。陽極是由透明或半透明導體制成的。ITO玻璃表面電阻很容易在玻璃表面電阻很容易在80/ 以下。理

7、想以下。理想的的OLED需要表面粗糙度小的高質量玻璃基片。需要表面粗糙度小的高質量玻璃基片。(2) 輸運層輸運層 電子輸運材料（電子輸運材料（ETM）：熒光染料化合物。必須熱）：熒光染料化合物。必須熱穩(wěn)定和表面穩(wěn)定，有機金屬絡合物具有足夠的熱穩(wěn)定性。穩(wěn)定和表面穩(wěn)定，有機金屬絡合物具有足夠的熱穩(wěn)定性。 為了保證有效的電子注入，為了保證有效的電子注入，ETM的的LUMO能級能級（分子最低空軌道）應與陰極的功函數(shù)相匹配。（分子最低空軌道）應與陰極的功函數(shù)相匹配。Alq被被廣泛用于綠光廣泛用于綠光EL，Balq和和DPVBi則被廣泛應用于藍光則被廣泛應用于藍光EL。 空穴輸運材料（空穴輸運材料（HTM

8、）屬于一類芳香胺化合物。）屬于一類芳香胺化合物。必必須熱穩(wěn)定性要好。絕大多數(shù)須熱穩(wěn)定性要好。絕大多數(shù)HTM用的是用的是TPD（Tg60C），最穩(wěn)定的器件采用），最穩(wěn)定的器件采用NPB（Tg100C）。）。(3)發(fā)光層發(fā)光層 由在熒光基質材料中摻雜百分之幾的熒光摻雜由在熒光基質材料中摻雜百分之幾的熒光摻雜劑來制備。基質材料通常與劑來制備?；|材料通常與ETM或或HTM采用的材料采用的材料相同，熒光摻雜劑是熱和光化學穩(wěn)定的激光染料。相同，熒光摻雜劑是熱和光化學穩(wěn)定的激光染料。 熒光染料必須具有較高的量子效率和足夠的熱熒光染料必須具有較高的量子效率和足夠的熱穩(wěn)定性，升華而不會分解。穩(wěn)定性，升華而不會

9、分解。 “芘芘”作為藍光發(fā)射層的摻雜劑；作為藍光發(fā)射層的摻雜劑； “MQA”作為綠光發(fā)射層的摻雜劑；作為綠光發(fā)射層的摻雜劑； “紅熒烯紅熒烯”為黃光發(fā)射層的摻雜劑；為黃光發(fā)射層的摻雜劑； “DCM”為橙紅色光發(fā)射層的摻雜劑。為橙紅色光發(fā)射層的摻雜劑。單層單層EL器件結構圖器件結構圖（1）單層結構）單層結構 在器件的正極和負極間，制作有一在器件的正極和負極間，制作有一種或多種物質組成的發(fā)光層。單層器種或多種物質組成的發(fā)光層。單層器件的發(fā)光層厚度通常在件的發(fā)光層厚度通常在100100nmnm。優(yōu)點：制備方法簡單。優(yōu)點：制備方法簡單。缺點：缺點：A.A.復合發(fā)光區(qū)靠近金屬電極而復合發(fā)光區(qū)靠近金屬電極

10、而靠近金屬電極處缺陷多，非輻射復合靠近金屬電極處缺陷多，非輻射復合幾率大，而且該處的高電場容易產生幾率大，而且該處的高電場容易產生發(fā)光淬滅；發(fā)光淬滅； B.B.由于兩種載流子注入不平衡，由于兩種載流子注入不平衡，載流子的復合幾率比較低，因而影響載流子的復合幾率比較低，因而影響器件的發(fā)光效率。器件的發(fā)光效率。DL-A型雙層型雙層EL器件結構圖器件結構圖（2 2）雙層器件結構）雙層器件結構 雙層有機膜結構，有效地解決雙層有機膜結構，有效地解決電子和空穴的復合區(qū)遠離電極和平電子和空穴的復合區(qū)遠離電極和平衡載流子注入速率問題，使有機衡載流子注入速率問題，使有機ELEL的研究進入了一個新階段。他們的的研

11、究進入了一個新階段。他們的器件結構也叫器件結構也叫DL-ADL-A型雙層結構。型雙層結構。 主要特點主要特點: : 發(fā)光層材料具有電子傳輸性，需發(fā)光層材料具有電子傳輸性，需要加入一層空穴傳輸材料去調節(jié)空要加入一層空穴傳輸材料去調節(jié)空穴和電子注入到發(fā)光層的速率，這穴和電子注入到發(fā)光層的速率，這層空穴傳輸材料還起著阻擋電子的層空穴傳輸材料還起著阻擋電子的作用，使注入的電子和空穴在發(fā)光作用，使注入的電子和空穴在發(fā)光層處發(fā)生復合。層處發(fā)生復合。DL-B型雙層型雙層EL器件結構圖器件結構圖 如果發(fā)光層材料具有如果發(fā)光層材料具有空穴傳輸性質，就需要使空穴傳輸性質，就需要使用用DL-BDL-B型雙層結構，即

12、需型雙層結構，即需要加入電子傳輸層以調節(jié)要加入電子傳輸層以調節(jié)載流子的注入速率，使注載流子的注入速率，使注入的電子和空穴是在發(fā)光入的電子和空穴是在發(fā)光層處復合。層處復合。三層三層EL器件結構圖器件結構圖（3 3）三層器件結構）三層器件結構 由空穴傳輸層（由空穴傳輸層（HTLHTL）、電子傳）、電子傳輸層（輸層（ETLETL）和將電能轉化成光能的）和將電能轉化成光能的發(fā)光層組成。發(fā)光層組成。HTLHTL負責調節(jié)空穴的注負責調節(jié)空穴的注入速度和注入量入速度和注入量, ETL, ETL負責調節(jié)電子負責調節(jié)電子的注入速度和注入量。的注入速度和注入量。 優(yōu)點優(yōu)點: : 使三層功能層各行其職，對于選使三層

13、功能層各行其職，對于選擇材料和優(yōu)化器件結構性能十分方擇材料和優(yōu)化器件結構性能十分方便，是目前有機便，是目前有機ELEL器件中最常采用器件中最常采用的器件結構之一。的器件結構之一。（4 4）多層器件結構）多層器件結構 可提高可提高OLEDOLED的發(fā)光亮度和發(fā)光效率。的發(fā)光亮度和發(fā)光效率。主要形式：主要形式： A.A.在兩電極內側加緩沖層，以增加電子和空穴的注入量；在兩電極內側加緩沖層，以增加電子和空穴的注入量； B.B.為提高器件的發(fā)光效率，使用了空穴阻擋層為提高器件的發(fā)光效率，使用了空穴阻擋層HBLHBL。 根據發(fā)光材料的不同，根據發(fā)光材料的不同，OLED可以分成三類：即可以分成三類：即.

14、小分子小分子OLED. 聚合物聚合物OLED（也稱為（也稱為PLED）. 鑭系有機金屬鑭系有機金屬OLED（也叫稀土（也叫稀土OLED） 7.1.3 有機電致發(fā)光顯示器件的發(fā)光機理有機電致發(fā)光顯示器件的發(fā)光機理 從陰極注入電子從陰極注入電子,從陽極注入空穴從陽極注入空穴,被注入的被注入的電子和空穴在有機層內傳輸。電子和空穴在有機層內傳輸。HTL的作用是傳輸?shù)淖饔檬莻鬏斂昭ê妥钃蹼娮涌昭ê妥钃蹼娮?使得沒有與空穴復合的電子不能使得沒有與空穴復合的電子不能進入正電極進入正電極,被注入的電子和空穴在有機層內傳輸被注入的電子和空穴在有機層內傳輸,并在發(fā)光層內復合并在發(fā)光層內復合,從而激發(fā)發(fā)光層分子產生

15、單態(tài)從而激發(fā)發(fā)光層分子產生單態(tài)激子激子, 單態(tài)激子輻射衰減而發(fā)光。單態(tài)激子輻射衰減而發(fā)光。有機小分子的發(fā)光機理有機小分子的發(fā)光機理 在電場的作用下在電場的作用下,將空穴和電子分別注入到將空穴和電子分別注入到共軛高分子的最高占有軌道共軛高分子的最高占有軌道(HOMO)和最低空軌和最低空軌道道(LUMO),于是就會產生正、負極子于是就會產生正、負極子,極子在聚極子在聚合物鏈段上轉移合物鏈段上轉移,最后復合形成單態(tài)激子最后復合形成單態(tài)激子,單態(tài)激單態(tài)激子輻射衰減而發(fā)光。子輻射衰減而發(fā)光。有機聚合物的發(fā)光機理 電致發(fā)光機理屬于注入式發(fā)光。在正向偏壓的電致發(fā)光機理屬于注入式發(fā)光。在正向偏壓的作用下作用下

16、,ITO電極向電荷傳輸層注入空穴電極向電荷傳輸層注入空穴,在電場的作在電場的作用下向傳輸層界面移動用下向傳輸層界面移動,而由陰極注入的電子也由電而由陰極注入的電子也由電子傳輸層向界面移動子傳輸層向界面移動,由于勢壘的作用由于勢壘的作用,電子不易進入電子不易進入電荷傳輸層電荷傳輸層,而在界面附近的發(fā)光層而在界面附近的發(fā)光層(Alq)一側積累。一側積累。 由于激子產生的幾率與電子和空穴濃度的乘積由于激子產生的幾率與電子和空穴濃度的乘積成正比成正比,在空穴進入在空穴進入Alq層后與電子界面處結合而產層后與電子界面處結合而產生激子的幾率很大生激子的幾率很大,因而幾乎所有的激子都是在界面因而幾乎所有的激

17、子都是在界面處與處與Alq層一側很狹窄的區(qū)域層一側很狹窄的區(qū)域(約約36nm)內產生。因內產生。因而發(fā)光不僅僅是在而發(fā)光不僅僅是在Alq層層,而且主要在電子而且主要在電子/空穴傳輸空穴傳輸層的界面。層的界面。襯襯底底透明透明陽極陽極金金屬陰極屬陰極有機有機層層eheh復復合合光光發(fā)發(fā)射射DC 電電源源eheeeehhhhh q = qV- bi bi C A陽極陽極有機有機層層陰極陰極 OLED器件器件發(fā)光過程發(fā)光過程 1) 載流子注入載流子注入2) 載流子傳輸載流子傳輸3) 激子的形成激子的形成4) 輻射發(fā)光輻射發(fā)光熒熒光和磷光光和磷光材料材料熒熒光：光：單線態(tài)單線態(tài) ；磷光：三；磷光：三線

18、態(tài)線態(tài)（3）激子復合和輻射發(fā)光 7.1.4 有機電致發(fā)光顯示器件的制作材料有機電致發(fā)光顯示器件的制作材料有機小分子材料包括：有機小分子材料包括： 空穴傳輸材料、電子傳輸材料、發(fā)光材料?？昭▊鬏敳牧?、電子傳輸材料、發(fā)光材料。（1 1）空穴傳輸材料應滿足的要求）空穴傳輸材料應滿足的要求 具有良好的空穴傳輸特性，即空穴遷移率高；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；具有較低的電子親和能，有利于空穴注入； 激發(fā)能量高于發(fā)光層的激發(fā)能量；激發(fā)能量高于發(fā)光層的激發(fā)能量； 不能與發(fā)光層形成激基復合物；不能與發(fā)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，

19、熱穩(wěn)具有良好的成膜性和較高的玻璃化溫度，熱穩(wěn)定性好，可以用真空蒸發(fā)法形成致密的薄膜，不易定性好，可以用真空蒸發(fā)法形成致密的薄膜，不易結晶。結晶。 常用的空穴傳輸材料分子結構常用的空穴傳輸材料分子結構 星型三芳胺空穴傳輸材料具有很高的玻璃化轉星型三芳胺空穴傳輸材料具有很高的玻璃化轉變溫度，并能形成高質量的無定型膜，是比較理想變溫度，并能形成高質量的無定型膜，是比較理想的空穴傳輸材料。的空穴傳輸材料。 TPDTPD是最早應用的空穴材料之一，但由于其熱穩(wěn)是最早應用的空穴材料之一，但由于其熱穩(wěn)定性較差（定性較差（TgTg=65=65C C），導致器件的穩(wěn)定性較差，），導致器件的穩(wěn)定性較差，壽命較短。壽

20、命較短。 為提高熱穩(wěn)定性，將為提高熱穩(wěn)定性，將TPDTPD分子中的甲苯基換成分子中的甲苯基換成萘基得到了萘基得到了NPDNPD，NPDNPD的熱穩(wěn)定性有了很大提高的熱穩(wěn)定性有了很大提高（TgTg=96=96C C），空穴遷移率也有所提高，是目前應），空穴遷移率也有所提高，是目前應用最廣的有機小分子空穴傳輸材料。用最廣的有機小分子空穴傳輸材料。 （2 2）電子傳輸材料應滿足的要求）電子傳輸材料應滿足的要求 具有良好的電子傳輸特性，即電子遷移率高；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；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

21、阻擋空穴；相對較高的電離能，有利于阻擋空穴； 不能與發(fā)光層形成激基復合物；不能與發(fā)光層形成激基復合物； 成膜性和熱穩(wěn)定性良好，不易結晶。成膜性和熱穩(wěn)定性良好，不易結晶。（3 3）小分子發(fā)光材料應滿足的要求）小分子發(fā)光材料應滿足的要求 具有高效率的熒光量子效率；具有高效率的熒光量子效率； 具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不與電極和載具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不與電極和載流子傳輸材料發(fā)生反應；流子傳輸材料發(fā)生反應； 易形成致密的非晶態(tài)膜，不易結晶；易形成致密的非晶態(tài)膜，不易結晶； 具有適當?shù)陌l(fā)光波長；具有適當?shù)陌l(fā)光波長； 具有一定的載流子傳輸能力。具有一定的載流子傳輸能力。 發(fā)光材料按分子結

22、構特性分為有機小分子熒光材料發(fā)光材料按分子結構特性分為有機小分子熒光材料和有機金屬配合物材料，前者種類最多，典型的小分和有機金屬配合物材料，前者種類最多，典型的小分子熒光有機電致發(fā)光材料如子熒光有機電致發(fā)光材料如DCMDCM發(fā)紅光，香豆素發(fā)紅光，香豆素C540C540發(fā)發(fā)綠光。綠光。（4 4）聚合物發(fā)光材料）聚合物發(fā)光材料 聚合物發(fā)光材料的特性聚合物發(fā)光材料的特性: : 當短波光照射時，在當短波光照射時，在390nm390nm780nm780nm的可見光范圍內，聚的可見光范圍內，聚合物粉末或溶液具有高效率的熒光；合物粉末或溶液具有高效率的熒光； 具有較高的導電率，呈現(xiàn)良好的半導體特性；具有較高

23、的導電率，呈現(xiàn)良好的半導體特性； 具有良好的成膜特性，在幾百甚至幾十納米的薄膜內基具有良好的成膜特性，在幾百甚至幾十納米的薄膜內基本無針孔；本無針孔； 穩(wěn)定性強，一般都具有良好的機械加工性能。穩(wěn)定性強，一般都具有良好的機械加工性能。 共軛聚合物用于電致發(fā)光的優(yōu)點共軛聚合物用于電致發(fā)光的優(yōu)點: : 可通過旋涂的方法制成大面積薄膜可通過旋涂的方法制成大面積薄膜; ; 可以通過化學結構的改變或修飾來調節(jié)共軛聚合物的電可以通過化學結構的改變或修飾來調節(jié)共軛聚合物的電子結構、發(fā)光顏色子結構、發(fā)光顏色; ; 雖然聚合物的導電率很低雖然聚合物的導電率很低, ,但是發(fā)光層的厚度很薄但是發(fā)光層的厚度很薄(10n

24、m(10nm100nm),100nm),所以在很低的外電壓下所以在很低的外電壓下, ,加在聚合物薄膜上的加在聚合物薄膜上的電場強度也足以產生使器件發(fā)光所要求的電流密度。電場強度也足以產生使器件發(fā)光所要求的電流密度。 缺點：穩(wěn)定性不夠；壽命不長；發(fā)光效率低；成膜技缺點：穩(wěn)定性不夠；壽命不長；發(fā)光效率低；成膜技術不成熟。術不成熟。（5 5）三線態(tài)電致發(fā)光材料）三線態(tài)電致發(fā)光材料 在有機電致發(fā)光器件中，能量轉移方式：在有機電致發(fā)光器件中，能量轉移方式： 單線態(tài)單線態(tài)單線態(tài)單線態(tài) ； 三線態(tài)三線態(tài)三線三線態(tài)；態(tài)； 單線態(tài)單線態(tài)三線態(tài)；三線態(tài)； 三線態(tài)三線態(tài)單線單線態(tài)。態(tài)。 對于熒光材料，它只能通過對于

25、熒光材料，它只能通過單線態(tài)單線態(tài)單線態(tài)單線態(tài)能能量轉移的方式來利用形成的單線態(tài)激子，因此其最量轉移的方式來利用形成的單線態(tài)激子，因此其最高內量子效率為高內量子效率為20%20%，最高外量子效率為，最高外量子效率為5%5%。 對于磷光材料，它能通過對于磷光材料，它能通過三線態(tài)三線態(tài)三線態(tài)三線態(tài)能量能量轉移的方式來利用形成的三線態(tài)激子，又能通過轉移的方式來利用形成的三線態(tài)激子，又能通過單單線態(tài)線態(tài)單線態(tài)單線態(tài)能量轉移方式，然后經過能量轉移方式，然后經過單線態(tài)單線態(tài)三三線態(tài)線態(tài)的系間竄越來利用形成的三線態(tài)激子，因此其的系間竄越來利用形成的三線態(tài)激子，因此其最高內量子效率可達最高內量子效率可達100%

26、100%，最高外量子效率為，最高外量子效率為25%25%。 OLED的驅動方式可分為直流驅動和交流驅動。的驅動方式可分為直流驅動和交流驅動。 直流驅動時（直流驅動時（ITO接正極）空穴和電子的傳輸方接正極）空穴和電子的傳輸方向是固定不變的向是固定不變的, 其中未參與復合的多余空穴其中未參與復合的多余空穴( 或電或電子子) , 或者積累在或者積累在HTL/EML(EML/ETL)界面界面,或者越或者越過勢壘流入電極。過勢壘流入電極。. 7.1.5 有機電致發(fā)光顯示器件的驅動方式有機電致發(fā)光顯示器件的驅動方式 交流驅動時交流驅動時,正半周的發(fā)光機制與正向直流驅動完全一樣正半周的發(fā)光機制與正向直流驅

27、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。即在正半周但是交流驅動的負半周卻起著十分重要的作用。即在正半周電壓過后，電壓過后，HTL/EML(或或EML/STL)界面處積累了未復合的多界面處積累了未復合的多余空穴余空穴(或電子或電子),當負半周電壓來到時當負半周電壓來到時,這些多余空穴和電子則這些多余空穴和電子則改變運動方向改變運動方向,朝著相反的方向運動朝著相反的方向運動,相對地消耗了這些多余相對地消耗了這些多余的電子和空穴的電子和空穴,從而削弱了由正半周的多余載流子在從而削弱了由正半周的多余載流子在OLED內內部形成的內建電場部形成的內建電場,進一步增強了下一個正半周的載流子注入

28、進一步增強了下一個正半周的載流子注入及復合及復合,最終有利于提高復合效率。另外最終有利于提高復合效率。另外,負半周的反向偏壓負半周的反向偏壓處理可以燒斷處理可以燒斷(Burnout)某些局部導通的微觀小通道某些局部導通的微觀小通道細細絲絲(Filaments), 這種細絲實際上是由某種針孔引起的這種細絲實際上是由某種針孔引起的,針孔的針孔的消除對于延長器件的使用壽命是相當重要的。由此可見消除對于延長器件的使用壽命是相當重要的。由此可見,交流交流驅動更適合于驅動更適合于OLED的發(fā)光機制。的發(fā)光機制。 7.1.5 有機電致發(fā)光顯示器件的彩色顯示有機電致發(fā)光顯示器件的彩色顯示獲得彩色顯示板的方法：

29、獲得彩色顯示板的方法： （1）白色發(fā)光層加濾色片。這是獲得全色顯）白色發(fā)光層加濾色片。這是獲得全色顯示最簡單的方法，它是在研發(fā)示最簡單的方法，它是在研發(fā)LCD和和CCD時形成時形成的一種成熟的濾色片技術。的一種成熟的濾色片技術。 （2）采用紅綠蘭三種）采用紅綠蘭三種EL發(fā)光材料，因此發(fā)光發(fā)光材料，因此發(fā)光層為三層結構。層為三層結構。 （3）采用蘭色）采用蘭色EL發(fā)光材料，及光致發(fā)光的發(fā)光材料，及光致發(fā)光的顏色轉換材料獲得全色顯示。除蘭色外，再由蘭顏色轉換材料獲得全色顯示。除蘭色外，再由蘭色光通過激發(fā)光致發(fā)光材料分別獲得綠色和紅色色光通過激發(fā)光致發(fā)光材料分別獲得綠色和紅色光。光。（1 1）分別制

30、備紅、）分別制備紅、綠、藍三原色的發(fā)綠、藍三原色的發(fā)光中心，然后調節(jié)光中心，然后調節(jié)三種顏色不同程度三種顏色不同程度的組合，產生彩色。的組合，產生彩色。（2 2）首先制備發(fā)白光的器件，然后通過彩色濾光膜）首先制備發(fā)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(xiàn)彩色顯示。得到三原色，重新組合三原色從而實現(xiàn)彩色顯示。（3 3） 首先制備發(fā)藍光的器件，然后通過藍光激發(fā)首先制備發(fā)藍光的器件，然后通過藍光激發(fā)其它層材料分別得到紅光和綠光，從而進一步得到彩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。色顯示。（4 4） 首先制備發(fā)白光或近于白光的器件，然后首先制備發(fā)白光或近于白光

31、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。，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、藍采用堆疊結構，將采用透明電極的紅、綠、藍發(fā)光器件縱向堆疊，從而實現(xiàn)彩色顯示。發(fā)光器件縱向堆疊，從而實現(xiàn)彩色顯示。 7.1.6 有機電致發(fā)光顯示器件的工作特性有機電致發(fā)光顯示器件的工作特性OLED器件的效率：器件的效率：內量子效率：激子復合產生的光子數(shù)內量子效率：激子復合產生的光子數(shù) / 注入的的電子空穴對數(shù)注入的的電子空穴對數(shù)外量子效率：射出器件的光子數(shù)外量子效率：射出器件的光子數(shù) / 注入的的電子空穴對

32、數(shù)注入的的電子空穴對數(shù)影響影響OLEDOLED發(fā)光效率的主要因素發(fā)光效率的主要因素: :(1) (1) 取決于電荷的平衡注入，為提高取決于電荷的平衡注入，為提高OLEDOLED的量子效率，由陽極的量子效率，由陽極注入有機發(fā)光體的空穴數(shù)應和陰極注入的電子數(shù)相等。注入有機發(fā)光體的空穴數(shù)應和陰極注入的電子數(shù)相等。(2)(2)載流子遷移率。載流子從注入到復合有一個沿電場方向的載流子遷移率。載流子從注入到復合有一個沿電場方向的遷移擴散過程，為了提高形成激子的效率遷移擴散過程，為了提高形成激子的效率 ，正負，正負載流子的遷載流子的遷移率都應該較大，并且兩者相差較小。移率都應該較大，并且兩者相差較小。（3

33、3）激子輻射衰減效率。有機發(fā)光材料的）激子輻射衰減效率。有機發(fā)光材料的 phph可以達到可以達到80%100%80%100%，而聚合物發(fā)光材料的，而聚合物發(fā)光材料的 phph一般在達到一般在達到20%20%左右。左右。（4 4）單態(tài)激子形成概率。在通常情況下，電子被空穴束縛，）單態(tài)激子形成概率。在通常情況下，電子被空穴束縛，每產生一個單重態(tài)激子同時產生每產生一個單重態(tài)激子同時產生3 3個三重態(tài)激子，個三重態(tài)激子， s s=25%=25%，因，因此即使注入到器件的電子全部被空穴束縛，且全部的單態(tài)激此即使注入到器件的電子全部被空穴束縛，且全部的單態(tài)激子均輻射產生光子，子均輻射產生光子，25%25%

34、將是將是OLEDOLED的極限量子效率。由于三重的極限量子效率。由于三重態(tài)激子的躍遷受量子自旋守恒定律的限制態(tài)激子的躍遷受量子自旋守恒定律的限制, ,不能發(fā)光，不能發(fā)光，75%75%的的激子白白被熱耗掉。激子白白被熱耗掉。（5 5）能量轉移。當兩種發(fā)色團并存時一種發(fā)色團的激發(fā)態(tài)可）能量轉移。當兩種發(fā)色團并存時一種發(fā)色團的激發(fā)態(tài)可以將能量傳遞給另一種發(fā)色團使之激發(fā)。對于前一種激子，以將能量傳遞給另一種發(fā)色團使之激發(fā)。對于前一種激子，這是這是“淬滅淬滅”；對于后一種發(fā)色團，這是額外的激發(fā)，因而；對于后一種發(fā)色團，這是額外的激發(fā)，因而使其發(fā)光效率大幅度提高。使其發(fā)光效率大幅度提高。3 3、壽命和失效

35、機制、壽命和失效機制OLEDsOLEDs失效的表現(xiàn)形式：失效的表現(xiàn)形式：（1 1）恒定電流工作條件下，亮度、效率逐漸下降。）恒定電流工作條件下，亮度、效率逐漸下降。（2 2）OLEDsOLEDs在一定濕度、溫度的在一定濕度、溫度的大氣環(huán)境中存放一定時間，發(fā)光大氣環(huán)境中存放一定時間，發(fā)光亮度、效率衰減直至發(fā)光消失。亮度、效率衰減直至發(fā)光消失。這一過程體現(xiàn)出的是這一過程體現(xiàn)出的是OLEDsOLEDs的存的存貯壽命。貯壽命。（3 3）不管是存貯，還是工作，）不管是存貯，還是工作，所有失效的所有失效的OLEDOLED都出現(xiàn)大量的不都出現(xiàn)大量的不發(fā)光區(qū)域發(fā)光區(qū)域黑斑。黑斑。OLED失效機制失效機制:（1

36、 1）短路現(xiàn)象。）短路現(xiàn)象。 由于有機薄膜不均勻致密，從而有貫穿有機層的微型導由于有機薄膜不均勻致密，從而有貫穿有機層的微型導電通道形成。電通道形成。（2 2）黑斑的形成。）黑斑的形成。 熱效應熱效應有機薄層的熱不穩(wěn)定性導致了黑點的形成；有機薄層的熱不穩(wěn)定性導致了黑點的形成； 有機聚合物材料的化學不穩(wěn)定性有機聚合物材料的化學不穩(wěn)定性有機分子易受到氧和有機分子易受到氧和水的侵蝕，喪失發(fā)光能力；水的侵蝕，喪失發(fā)光能力； 金屬陰極的不穩(wěn)定性金屬陰極的不穩(wěn)定性金屬陰極被氧化；金屬陰極被氧化； 金屬陰極有機層界面處化學反應金屬陰極有機層界面處化學反應水、氧和鋁三者所發(fā)水、氧和鋁三者所發(fā)生的電化學反應會釋放出微量氣體，造成金屬陰極從有機層剝生的電化學反應會釋放出微量氣體，造成金屬陰極從有機層剝離開來。離開來。（3）雜質的影響）雜質的影響 雜質是捕獲載流子和激子非輻射衰減（生熱）的中心，雜質是捕獲載流子和激子非輻射衰減（生熱）的中心，又可以引起內部電場的局部畸變，因而是器件老化和蛻又可以引起內部電場的局部畸變，因而是器件老化和蛻變得