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有机发光二极管的材料特点及原理
• 当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时,电子和空穴会进行复合并在发光层产生激 载流子复合 子。
• 激子会使得器件发光层中的有机分子被活化,进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激 发态,由于处于激发态的电子极其不稳定,其会向基态跃迁,在跃迁的过程中会有能量以光的
激子衰减 形式被释放出来,进而实现了器件的发光。
未来展望
虽然OLED显示产品已经进入了实用化的阶段,并在中小尺寸 的应用(如手机)上与LCD形成了有力的竞争,但OLED的技术优 势远未体现出来,高效率、高稳定性和低成本的有机电致发光材 料及其配套材料的开发都将是该领域艰巨而长期的工作,同时量 产技术和纯化技术更是未来OLED材 料领域研究的重点。未来, OLED显示产品和技术将向着小尺寸-中尺寸-大尺寸-超大尺寸、 单 色-多色-彩色、无源驱动-有源驱动、硬屏-软屏(柔性显 示)、高分辨率、透明显示及低成本制作的方向发展。
总之,无论是在显示领域,还是在照明领域的应用,OLED最终必须解 决成本问题,才能在市场中具有竞争力。
参考文献
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发展历史
20世纪60年代,Pope等人就发现了有机半导体材料的电致发光 现象,但因为他们采用单晶蒽作为发光层,器件驱动电压高,发光 亮度低,并没有引起人们的重视。
1987 年,美国 Kodak 公司的 Tang 等人采用有机小分子半导体 材料研制成功低电压、高亮度的有机发光二极管(OLED),第一次 展示出了有机发光器件广泛的应用前景。
此后,OLED 成为学术界和产业界的研究热点,OLED 的出现和 发展带动了有机光电材料和器件的迅速发展。
发展历史
OLED技术的发展史是与OLED材料与器件的发展密不可分的。 荧光材料为最早应用的第一代OLED 材料,此类材料受自旋禁阻的 限制只能利用25%的单线态激子发光,限制了器件的效率。
1998年,Forrest报道了磷光材料发光器件可达到100%的内量子 效率。目前效率最高的报道都是基于磷光材料,但是磷光材料价格 比较高,器件的稳定性也比荧光的差,且蓝色磷光材料的效率和寿 命一直达不到产业的要求。
材料特点
OLED材料按发光性质又可分为荧光材料和磷光材料,荧光材 料是单重态激子发光,由于受电子自旋统计的限制,其器件的内量 子效率最大不超过25%,但荧光材料具有器件长期稳定性的优点。
磷光材料是三重态激子发光,由于可以实现100%的激子发射, 因此用磷光材料制备的OLED具有高效率的特点,但目前蓝光磷光材 料仍然存在稳定性的问题,极大地限制了磷光材料的应用。
另一种是静态的驱动方式(AM -OLED)。这种方式是制作薄膜 晶体管(TFT)阵列 , 每一个晶体管对应一个OLED像素 , 需要像素 点亮时,打开相应的晶体管驱动OLED,并使之连续发光。
一、显示领域
应用领域
作为显示器件, OLED具有全固态、主动发光、高对比度、响应速度 快、视角宽、色彩逼真、清晰度高、超薄、易于柔性显示等诸多优点。 目前OLED已广泛应用于手机、个人数据处理器等中小尺寸显示产品。据 NFD Display Search公司预测, 2020年之后将超过350亿美元,届时, OLED电视将成为最大的应用。
小分子和高分子材料它们的差异主要表现在器件的制备工艺不 同,小分子材料主要采用真空热蒸发工艺,高分子材料则采用更简 单的旋转涂覆或喷墨工艺。目前真正在OLED产品中应用的是热蒸镀 的小分子材料,而高分子材料其器件的性能还远没有达到要求,但 其简单的加工工艺为未来OLED的应用降低成本提供了有效途径。
还有电极材料,在阳极材料的选择上,材料本身必须具有 高功函数和好的透光性,具有4.5~5.3eV的高功函数、性质稳 定且透光的ITO透明导电膜已经被广泛应用于阳极。在阴极部 分,为了增加元件的发光效率,电子的注入通常需要低功函数 的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属,或低功函数的复合金属 来制作阴极。
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二、照明领域
应用领域
作为照明光源,除了和无机LED一样具有绿色、环保、节能等优越 性能外,OLED还具有有别于无机LED的独特的优点:
1. 目前唯一的面光源,其光利用率高; 2. 非常容易用简单的工艺如印刷技术做 成大面积; 3. 可以做在塑料等超薄、轻重量的柔性 基板上,具有轻、薄、可弯曲等特点,应 用更加灵活、方便; 4. 目前唯一一个可作成透明的照明光源。
OLED不像LED那样以单个像素为主 , 而是需要大量像素的组 合,形成OLED 阵列。要点亮这些像素就需要相应的驱动电路 , 一般通过两种方式来实现。
一种是以动态扫描的方式(PM-OLED)。这种方式采用共阴极 结构 , 即把各像素的阴极与行电极相连 , 而阳极与列电极相接 , 行列交叉点组成像素矩阵 。 当需要某一行发光时 , 与之交叉的相 应列都加上正电压 , 无关列上不加电压 , 此时该行若接地就可以 点亮该行 , 以此类推形成逐行扫描。
材料特点
最近,人们通过分子结构的设计来 减小单重态和三重态能级的能级差, 实现了三重态激子到单重态激子的上 转换过程,合成出了同样具有100% 激子利用率的热失活延迟荧光材料, 这类材料不但具有荧光材料的高稳定 性的优点,也具有磷光材料高效率的 特性,被认为是第三代OLED材料。
材料特点
除了发光材料,OLED器件中的配套材料也非常重要,如电 子传输材料和空穴传输材料,其要求必须具有良好的成膜特性、 良好的电、热稳定性和高的载流子迁移特性。
工作原理
OLED是一种电流注入型器件,它的电致发光包括载流子注入、载流子 传输、载流子复合和激子衰减四个过程,它们直接决定了器件的性能。
工作原理
• OLED在电场的作用下,阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动,分别向空穴传输层 载流子注入 和电子传输层移动。
• 电子传输层和空穴传输层会分别将电子和空穴移动到器件发光层的界面处,使得器件发光层界 载流子传输 面处的电子和空穴得以累积。
有机发光二极管
Contents 目录
发展历史 材料特点 工作原理
应用领域
未来展望
有机发光二极管(OLED)是近年来开 发出的一种新型发光二极管,其具备简单 的制备工艺、较低的工作电压、丰富的材 料来源、高效能、低能耗、色彩丰富及平 面发光、超薄等诸多优异特性,受到全球 显示和照明产业界的普遍关注。
发展历史
近年来又提出了称为第三代 OLED 的材料的热活化延迟荧光材料。 这种材料属于荧光材料,但可以通过三线态激子的反转换实现 100% 的发光效率。随着有机发光材料和器件的发展,近年来关于有机半导 体基础理论方面的研究也越来越受到科学界的重视。
目前, OLED的发光效率和稳定性已满足中小尺寸显示器的要求, 并广泛应用在仪器仪表和高端智能手机上, 大尺寸OLED电视机已经 开始进入市场。今后一段时期里, OLED大尺寸技术将不断完善, 同 时OLED照明产品也将逐步进入到人们的日常生活。
未来展望
据 Yole Development 2012 年预测, 全球OLED照明产业在2020年达到 17亿美元。未来2-5年是OLED照明技术、产业、市场发展的关键时期。 OLED照明屏体将向大面积化、高可靠性及高效率发展, 通过原材料选型、制 备工艺改进降低制造成本。从应用领域来看, OLED照明产品将首先应用在装 饰和室内照明市场上, 未来将逐步拓展到通用照明及广告、医疗、工业、汽 车等领域。可以预见的是, 未来将会有更多的企业、机构以及投资者进入该 领域, 技术的竞争将更加激烈, 这无疑将推动 OLED照明技术更快走进人们的 生活, 促进WOLED 照明产业在全世界范围内取得更大的发展。
材料特点
有机发光二极管 (OLED)是电致有机材料发光器件,根据发光材 料的结构和性质,大致可分为三类:(1)低分子聚合物;(2)高分子聚 合物;(3)镧系有机金属 。
OLED具有柔性弯曲的特点,可以做在塑料等超薄、轻重量的柔 性可弯曲的基板上,具有轻、薄、可弯曲等特点,应用更加灵活、 方便。
材料特点