半透明阴极
穿
OLED
透 式
器
ITO透明阳极
件
玻璃基板
Company name
• 倒置式结构（IOLED)
与一般OLED元件的制作流 程相反
主要优势：适合于n-沟道a-Si 薄膜晶体管结合 ，便于制作 大面积高效率的主动矩阵驱 动器件
缺点：电荷注入问题 低功函 数金属不能使用 效能降低
反射阳极
考核方式
平时成绩：30％ 期末考试：70％ 考试方式：闭卷 记分方式：百分制
OLED显示技术
OLED器件结构与发光机理
1. OLED器件结构 2. OLED发光机理 3. OLED能量传递
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
OLED 属于注入型发光器件，其基本结构是将有机薄膜层夹在两个电极 （至少其中一个电极为透明电极）间形成的夹层式结构。
阴极
下
OLED
发 光
ITO透明阳极 型
玻璃基板
器 件
上
半透明阴极 发 光
OLED 型
反射阳极
器 件
玻璃基板
• 穿透式OLED结构
透明阴极极，透明度很高 （85%），光线能双向通过 使得上下两边出光量一致
优势在于不显示信息时面板 是半透明的，显示信息时从 两边都可以接受到信息
透明OLED器件结构的引入， 拓展了OLED的应用范围运 用与汽车、飞机等的平板显 示
传统与串联式OLED技术比较
2. OLED的发光机理
能带理论模型：
相对晶体固体的能带模型来说：
价带顶 HOMO （分子最
Ea
高占据分子轨道 ）
导带底
LUMO（分子最低量 能 LUMO
Ip Eg
未占据轨道 ）
ห้องสมุดไป่ตู้
HOMO
带隙Eg是HOMO与LUMO 之间的宽度，离化能
Ip是真空能级与HOMO之间 的能量差,
由空穴传输层（HTL）、电子传 输层（ETL）和将电能转化成光能 的发光层组成。HTL负责调节空穴 的注入速度和注入量, ETL负责调节 电子的注入速度和注入量。
优点:
使三层功能层各行其职，对于选 择材料和优化器件结构性能十分方 便，是目前有机EL器件中最常采用 的器件结构之一。
三层EL器件结构图
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
（6） 特殊器件结构 上发光型OLED结构
穿透式OLED结构
倒置式IOLED结构
串联式OLED结构
Company name
• 上发光型OLED结构
下发光型实际发光面积受限 需提高开口率 ♦阴极：高透射率 良好的导电度 金属 Mg:Al/ITO 70% 非金属 CuPc/Li/ITO 85% ♦阳极: 上发光型 高功函数 高反射率 Al/ITO Ag/ITO ♦适于采用主动矩阵设计
HIL OLED
透明阳极 基板
ITO透明阴极
溅射保护层/HIL
OLED
反射阳极
基板
倒置式的OLED结构示意图
• 串联式结构
I
利用透明的连接层，将数个
发光元件串联起来
I
比传统的OLED发光效率高
… …
寿命比传统OLED更长
选择、设计、制作合适的连 接层材料是该技术的关键
缺点：驱动电压随着元件串 联的数目而成倍增加增加
OLED电极材料
在阳极材料的选择上，材料本身必需是具高功函数（High work function）与可透光性，所以具有4.5eV-5.3eV的高功 函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜，便被广泛应用 于阳极。
在阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子与空穴的 注入通常需要低功函数（Low work function）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（例如：Mg-Ag镁银）。
OLED空穴传输材料
常用的空穴传输材料分子结构
TPD是最早应用的空穴材料之一，但由于其热稳定性较差 （Tg=65°C），导致器件的稳定性较差，寿命较短。
为提高热稳定性，将TPD分子中的甲苯基换成萘基得到了NPD， NPD的热稳定性有了很大提高（Tg=96°C），空穴迁移率也有所提高，是 目前应用最广的有机小分子空穴传输材料。
光电显示技术 B
西安邮电大学 光电信息工程教研室
2号实验楼233
教材资料
教材：
《液晶与平板显示技术》，作者：高鸿锦，北京邮电大学出版社， 第1版 2007
参考书： 1、《平板显示技术》 应根裕 胡文波 邱勇，人民邮电出版社
2002 年10月 2、《光电显示技术》 张兴义，北京理工大学出版社 1995 3、《显示技术与显示器件》 彭国贤，人民邮电出版社 1981等离子体课件 麻省理工OLED课件
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为了适应材料性能和器件性能的要求，人们又研究开发了多种器件结构， 这些结构在提高器件发光效率和性能稳定性方面起到了非常重要的作用。
有机电致发光器件中的主要有机功能层包括： 空穴传输层（Hole Transport Layer, HTL）、 电子传输层（Electron Transport Layer, ETL）、 发光层（Emitting Layer, EML）、 空穴注入层（Hole Injection Layer, HIL）、 空穴阻挡层（Hole Blocking Layer, HBL）等。
发光材料按分子结构特性分为有机小分子荧光材料和有机金属配合 物材料，前者种类最多，典型的小分子荧光有机电致发光材料如DCM 发红光，香豆素C540发绿光。
OLED小分子发光材料
另外，还有掺杂用小分子荧光材料如Rubrene。 有机配合物是最早使用的有机电致发光材料，具有优良的载流 子传输特性和成膜性能，典型的有8-羟基喹啉铝（Alq3）及铍的 络合物Bebq2。
OLED聚合物发光材料
共轭聚合物用于电致发光的优点:
• 可通过旋涂的方法制成大面积薄膜; • 可以通过化学结构的改变或修饰来调节共轭聚合物的电子结 构、发光颜色; • 虽然聚合物的导电率很低,但是发光层的厚度很薄(10nm～ 100nm),所以在很低的外电压下,加在聚合物薄膜上的电场强度 也足以产生使器件发光所要求的电流密度。 缺点：稳定性不够；寿命不长；发光效率低；成膜技术不成熟。
星型三芳胺空穴传输材料具有很高的玻璃化转变温度，并能形成高 质量的无定型膜，是比较理想的空穴传输材料。
OLED小分子发光材料
小分子发光材料应满足的要求：
• 具有高效率的荧光量子效率； • 具有良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载流子传输材
料发生反应； • 易形成致密的非晶态膜，不易结晶； • 具有适当的发光波长； • 具有一定的载流子传输能力。
（4）多层器件结构
可提高OLED的发光亮度和发光效率。 主要形式：
A.在两电极内侧加缓冲层，以增加电子和空穴的注入量； B.为提高器件的发光效率，使用了空穴阻挡层HBL。
多层EL器件结构图
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
（5）染料掺杂型 在单杂基础上引入染料分子以改变器件的亮度、寿 命和效率。掺杂型主要有三种 D－1：Cathode/ETL+EML/HTL/ITO D－2：Cathode/ETL/HTL +EML /ITO D－3：Cathode/ETL+EML/HTL +EML /ITO 采用分散复合膜制作OLED 器件中增加载流子阻挡层
薄B膜.由的于平两整、种均载匀流性子，注而入且不可平以衡同时，引载入流 子空的穴复基合元几、率发比光较基低元和，电因子而基影元响，器因件此的发 光单效层率聚。合物器件也可以有较好的性能。
单层EL器件结构图
用途： 一般不用于发光器件，主要用于测量有机材料的电学和光学性质 单层器件结构在聚合物电致发光器件（PLED）中常见
OLED聚合物发光材料
1990年，剑桥大学的J. A. Burroughes等人首次报道了 用聚合物薄膜制备的电致发光材料研究。
聚合物发光材料的特性:
• 当短波光照射时，在390nm～780nm的可见光范围 内，聚合物粉末或溶液具有高效率的荧光； • 具有较高的导电率，呈现良好的半导体特性； • 具有良好的成膜特性，在几百甚至几十纳米的薄膜内 基本无针孔； • 稳定性强，一般都具有良好的机械加工性能。
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
（2）双层器件结构
柯达公司首先提出了双层有机膜结 构，有效地解决电子和空穴的复合区 远离电极和平衡载流子注入速率问题， 使有机EL的研究进入了一个新阶段。 他们的器件结构也叫DL-A型双层结 构。
主要特点:
发光层材料具有电子传输性，需要 加入一层空穴传输材料去调节空穴和 电子注入到发光层的速率，这层空穴 传输材料还起着阻挡电子的作用，使 注入的电子和空穴在发光层处发生复 合。
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
（1）单层结构
在器件的正极和负极间，制作有
一种或多种物质组成的发光层。单层
器件的发光层厚度通常在100nm。
聚合物分子量大，可通过旋涂方式
优成点膜：，既制但作备制发方备光法双层简层(E单聚ML合。)，物薄膜较为困难， 缺因点此：，又A从兼.复加作合工电发角子光度传区讲输靠，层聚(近E合T金L物属) 器电件极只有而能机靠半近导体层 金采属用电单和极层空处结穴缺构传陷。输多层，(H非TL辐)。射复合几率大， 而且该聚处合的物高的电长场分容子链易结产构生保发证光了淬聚灭合；物