顶发射有机电致发光器件
摘要
有机电致发光器件（OLED）由于其自身具有能耗低、自发光、视角宽、成本低、温度范围宽、响应速度快、发光颜色连续可调、可实现柔性显示、工艺比较简单等优点而吸引了全世界信息显示技术研究领域的专家学者们的目光，它成为了最有可能取代液晶显示器件的希望之星。有机电致发光器件的研究始于1963年，近年内，越来越多的研究人员从事到有机电致发光器件的研究中来，关于利用新材料、新结构制作有机电致发光器件的报道层出不穷，有机电致发光技术也得到了飞速的发展。
有机电致发光器件按照光从器件出射方向的不同，可以分为两种结构：一种是底发射型器件（BEOLED），另一种是顶发射型器件（OLED）。由于顶发射型器件所发出的光是从器件的顶部出射，这就不受器件底部驱动面板的影响从而能有效的提高开口率，有利于器件与底部驱动电路的集成。同时顶发射型器件还具有提高器件效率、窄化光谱和提高色纯度等诸多方面的优点，因此顶发射型器件具有非常良好的发展前景。而对于顶发射型器件来说，它的有机层结构与底发射型器件的结构基本一致，所以对于顶发射型器件电极的研究具有非常重要的意义。
关键词：电致发光 顶发射
Abstract
Organic light-emitting diode (OLED), due to its low energy consumption, self-luminous, wide
viewing angle, low cost, wide temperature range, fast response, continuously adjustable, luminous
colors, flexible display, the process is relatively simple, to attract the attention of experts and
scholars in display researching field all over the world. It became the star of hope which most likely
to replace liquid crystal display. Researching of the organic light-emitting diode began in 1963, and
in recent years, more and more researchers come to research the organic light-emitting diode. New
materials, new structures of organic light-emitting diode reported in an endless stream. OLED
technology has been rapid development.
According to the different directions of the light emitting from the device, we can divide the
OLED into two kinds. The one is bottom-emitting type device (BEOLED) and the other is
top-emitting device (TEOLED). As the light emitting from the top of the TEOLED, it can ignore the
effect of the bottom driving panel, so that it can effectively improve the opening rate, conducive to
the integration of the device with the driving circuit. Top-emitting device can also improve the
efficiency of the device, narrowing the spectrum and improve the color purity, so it has a good
prospect for development. For top-emitting device, the organic layer structure and is basically the
same with the bottom-emitting type device, so it has very important significance to study the
electrodes of the top-emitting device. Key word: top-emitting electroluminescent
1.引言
近几十年来，人类社会的科学技术得到了高速的发展，我们逐渐地迎来了一个信息化的时代。信息与能源、材料一起成为了我们当今社会科学技术发展的重要要素。信息已经成为了现代社会人们生活的物质基础并逐渐体现其重要的地位。根据统计资料表明，目前全球信息总量以平均每年 13%的速度在增长，而我们预期今后这个速度更将提升到每年 50%左右。信息量的增长如此迅猛，而作为接受信息的一方，人类有 70%以上的信息获取是通过视觉来完成的。因此，信息显示技术的发展成为了推动人类信息技术发展的重要一环。近年来，越来越多的公司和研究人员投身到信息显示技术的研究中来，这也使得信息显示技术得到了迅猛的发展。
平板显示器件(FPD)的出现和普及标志着传统的显示器——阴极射线管显示器(CRT)逐渐退出了历史舞台，同时也标志着新一代显示技术革命的到来。在平板显示技术中，液晶显示器件由于其自身与其它平板显示器件相比具有体积比较小、重量比较轻、工作电压比较低、功耗比较小、辐射比较低等诸多方面的优点，因而液晶显示器件在整个平板显示器领域中占有超过八成以上的市场份额。但是液晶显示器件也存在着一些其自身无法克服的缺点和不足之处，例如它的视角比较小、亮度不够高、对比度比较差、响应速度不够快、温度特性不好、必须依靠背光源发光等问题。由于其自身的这些缺点导致液晶显示器件越来越无法满足人们对信息显示器件的要求，因此研究人员不断研究以求能寻找到性能更好的可以代替液晶的显示器件。而有机电致发光技术的出现，迅速的吸引了人们的视线，它成为了最有可能取代液晶显示器件的希望之星。与阴极射线管显示器以及传统的平板显示器相比，有机电致发光器件具有：低电压直流驱动能耗较低，发光颜色连续可调，自发光，宽温度范围，视角宽，响应速度快，可实现柔性显示，工艺比较简单，成本低等特性。因此有机电致发光器件在全世界信息显示技术的研究领域内引起了极大的关注，吸引了越来越多的研究人员开始从事有机电致发光技术的研究工作。
2.有机电致发光器件的发展历史
有机电致发光显示,又称有机发光二极管或有机发光显示(Organic Light Emitting
Device),是自20世纪中期发展起来的一种新型显示技术,其原理是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光。有机电致发光的早期研究工作主要分为两个方面:有机分子晶体电致发光和有机分子薄膜电致发光。1963年,美国纽约大学的Pope第一个报道了葱单晶的电致发光,随后人们改变分子晶体如蔡单晶、花单晶、四并苯单晶等,并采用不同阴极材料和掺杂等手段,获得分子晶体电致发光,但是由于驱动电压太高,由有机晶体材料制作的器件到目前为止还没有任何使用价值,致使有机晶体电致发光研究一直处于停滞状态。有机薄膜电致发光的研究始于1979年Vincett小组的工作,特别是在1982年,该小组采用真空蒸发法制备了0.6µm腼葱沉积膜,一举将工作电压降至30V以内。同年,美国柯达公司的C.W.Tang也采用真空沉积法制作了有机电致发光器件。至此,有机发光器件的研究才真正拉开序幕。1985年Vanslyke和C.W.Tang制备了含有空穴传输层和发光层的双层结构器件,在20V的电压下获得了1700Cd/m2的绿光发射.1987年,C.W.Tang采用超薄薄膜技术,以一种二胺衍生物作为空穴传输层,以8-轻基喳琳铝作为电子传输和发光层,在10V的工作电压下得到了亮度为1000
Cd/m2的绿光有机电致发光器件,发光效率为1.51lm/w,寿命在100小时以上。这一突破性进展使得有机发光器件的研究得以在世界范围内迅速且深入地开展起来。1988年日本九州大学的Adachi等人以聚乙烯咔哩为发光层,改进了器件的结构,获得了高亮度和长寿命的蓝光器件,这进一步推动了有机发光器件的研究。1994年在日本滨松召开的有机及无机电致发光国际会议上,C.W.Tang首次报道了使用寿命已达到10000小时的双层结构有机发光器件。1997年,Forrest等发现磷光电致发光现象,突破了有机电致发光材料量子效率低于25%的限制,使有机平板显示器件的研究进入一个新时期。
3.有机电致发光器件的特点和优势
有机电致发光器件同其他的发光器件相比最大的区别是有机材料可以沉积在任何的衬底之上，这一特性使得有机电致发光器件可以做的质量很轻并且可以做的柔性显示。同时有机电致发光器件的效率同传统器件相比也有很大的优势，例如，采用顶发射型结构的荧光发光器件的外量子效率可达到 5%左右，从理论上来说，磷光有机电致发光器件的内量子效率能够高达 100%，这些优点都是其他传统器件所不能比拟的。同时由于有机电致发光器件是自发光不需要背光源，因此器件在用作显示的时候像素点可以在需要的时候才点亮，不像传统显示器的背光源要处于常亮的状态，这样就节省了很多能源的消耗。综上所述，与传统显示器件相比，有机电致发光器件具有以下的一些特点和优势：
1) 有机电致发光器件为全固化的，因而器件的质量相对较轻;
2) 器件可以实现柔性显示，这样器件就可以弯曲，有利于制作一些特殊造型的显示器件，同时也有利于携带和放置；
3) 器件的驱动电压很低，这样就使得器件的功耗较低，可以节省能源;
4) 器件的效率与传统器件相比较高;
5) 器件的发光颜色较丰富，可以实现全色发光;
6) 器件的温度特性比较突出，其特性随温度的变化较小，这样器件就可以用在较低的温度环境下；
7) 器件的生产工艺比较简单，材料的可选择范围较广，器件的生产成本比较低;
8) 器件的可是角度特别宽，几乎感觉不到视角效应；
9) 生产器件的污染小；
10) 器件的响应速度特别快，在显示高速连续运动的图像时表现较好;
11) 器件可以自发光，这样就不需要额外的背光源，使得器件的驱动电路比较简单。
4.有机电致发光器件的发光过程及原理
器件的电致发光过程就是一个能量转移的过程，它将电能转化为光能，在这个转化的过程中，我们可以把有机电致发光器件看成是一个注入型的发光二级管。我们在有机电致发光器件的两端加上电压，通过这个电压所产生的电场，使得电子（electron）从器件的阴极