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光电显示技术
化学基础
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激发态分子的失活
光电显示技术
激发态分子不稳定，它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。
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化学基础
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光电显示技术
无辐射跃迁 ☆振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级
转至较低振动能级的过程，其效率较高。
☆内转换：相同多重态的两个电子能级间，电子由高能级回
到低能级的分子内过程。
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OLED的分类
按照采用有机 发光材料的不同
小分子OLED 聚合物OLED（PLED）
美国柯达（Eastman Kodak） 英国剑桥（CDT）
小分子OLED的制备技术主要采用真空蒸镀的方法，技术较为成熟。 目前，全球小分子OLED产业已经处于快速发展阶段，具有批量生产能力的公
司主要有日本东北先锋、三洋、东芝松下显示器公司、索尼公司、我国台湾莱宝和 韩国三星公司。拥有小分子OLED生产线至少有20条。
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OLED显示结构及发光原理
阴极电極 极
－
V
电子傳传導输层 (ETL)
＋
发光层 (EML)
空穴傳传導输层 (HTL)
空穴注入层 (HIL)
ITO阳极电极
玻璃基板
光
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专有名词
光电显示技术
❖ 载流子(Carrier)：载有电荷的基本粒子如半导体中的电子(载有负的 电荷)及空穴(载有正的电荷) 。
❖ 电激发光(Electro-luminescence)：因电场的作用而促使固体材料 产生激光的现象。
▪ 就金属而言，能级势垒的顶点与费米能量准位能量间隙值，称为 功函数，亦称为电子亲和力(Electron Affinity)。
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名词解释
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❖ 分子的多重态 ❖ 单重态 一个所有电子自旋都配对的分子
的电子状态。大多数有机物分子的基态 是单重态。当基态一对电子中的一个被 激发到较高能级，其自旋方向不会立刻 改变，分子仍处于单重态。 ❖ 三重态 有两个电子的自旋不配对而平行 的状态。激发三重态能量较激发单重态 低。
❖ 目前，小尺寸AM-OLED驱动技术较为成熟，其产品性能已 经达到市场化的要求；大尺寸AM-OLED驱动技术还不成熟， 成品率低，仍处于研究发展阶段。
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OLED显示原理
❖ OLED属于载流子双注入型发光 器件。
❖ 发光机理： 在外界电压驱动下，由电极注 入的电子和空穴在有机材料中复 合放出能量，并将能量传递给有 机发光物质的分子，后者受到激 发，从基态跃迁到激发态，当受 激分子从激发态回到基态时辐射 跃迁产生了发光现象。
PLED的制备技术主要采用旋涂、喷墨印刷等，这种制备技术有可能大大地降低器 件生产成本，但是技术还不成熟。
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按照驱动方式的不同
有源驱动型（又称主动驱动型，Active Matrix， AM-OLED） 无源驱动型（又称被动驱动型，Passive Matrix， PM-OLED）
❖ PM-OLED技术比较成熟，已在小尺寸OLED产品中被大量 采用，但是无源驱动技术受到扫描行数的限制，不可能用于 大尺寸显示。
❖ 激发光(Luminescence)：不因加热而发光的现象，以其他方式激发 产生发光的情形，如因外加光源(紫外线)、X射线及电场等作用，造 成固体內电子及空穴的再结合效应产生发光的一种现象。
❖ 激子(Excitron):因为存在一定相互作用而稳定化的，有一定寿命的 “载流子对”
❖ 功函数(Work Function)：电子超越其能级势垒所需的最小技术
辐射跃迁: 荧光：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振 动能级回到基态所发出的辐射。寿命为10-8 ~ 10 -11s。 由于是相同多重态之间的跃迁，几率较大，速度大， 速率常数kf为106~109s-1。
磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基态 所发出的辐射。由于磷光的产生伴随自旋多重态的 改变，辐射速度远小于荧光，磷光寿命为10-4 ~10s。
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光电显示技术
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參考資料 :麻省理工大学OLED课件
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光电显示技术
*有机/聚合物多为非晶材料，分子间作用很弱，因而载流子迁
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发光过程通常由５个阶段完成：
❖ 载流子的注入： 在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间
的有机功能薄膜层注入。 ❖ 载流子的迁移：
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。 ❖ 载流子的复合：
电子和空穴在有机层中相遇，复合并产生激子。 ❖ 激子的迁移：
激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光分子，并激发电子从基态 跃迁到激发态。 ❖ 电致发光： 激发态能量通过辐射跃迁产生光子，光波长由激发态到基态的能量差决 定。
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化学基础
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❖ 在CES2012美国国际消费电子展上，LG公司发布了一款世界最大的 OLED HDTV面板，拥有55寸之大。 LG最新的OLED面板中采用了 白色光模式，而没有采用三原色光模式。相比较而言，其色彩表现偏 差率更低，画面更加清晰，比普通的LCD液晶会显示更多的色彩。同 时厚度仅有5mm。
☆系间窜越： 激发态分子的电子自旋发生倒转而使分子的多
重态发生变化的过程。
☆外转换：激发态分子与溶剂与其他溶质相互作用、能量转
换而使荧光 （或磷光）减弱甚至消失的过程。荧光强度的
减弱或消失，称为荧光熄灭（或猝灭）。
荧光和磷光是分子在电场作用下成为激发态分子，在返 回基态时的发光现象，称为电致发光。
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光电显示技术
*有机小分子/聚合物分子是由C、H、O、N、S等分子通过共价 键按一定顺序结合而形成的。
•有机小分子分子量固定，分子结构较为简单。 OLED •有机高分子（聚合物）分子量不固定，分子聚合。 PLED
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光电显示技术
*有机/聚合物半导体材料的光电活性主要来自分子外层价电子活 动。外层电子之间的跃迁能产生预期的光电发光，外层电子跃迁 能级差是决定其光电性能的主要因素。 *有机半导体与无机半导体相比，在两个方面有明显不同： 1、有机分子间的电子耦合作用较弱； 2、有机固体的介电常数较小，一般在3～4之间，而硅的介电 常数为11。 *介电常数小说明有机分子维持自身形状的能力较弱，极易变形 (成膜)，这使得库仑作用变得更加明显，因此有机晶体中电子-空 穴对的库仑束缚能力比无机晶体大得多。