有机电致发光器件简介

有机微显示器件
• 800 lines/inch，30 line/mm; • 硅CMOS驱动，4V工作电压;
尺寸小 分辨率高
• 要求顶发射；
功耗低
• 工艺难度大，国际上只有两个公司能做彩色微显 示器件；
可穿戴电脑 头戴式DVD影院
液晶上下两层玻璃主要是用来夹住液晶，下层玻璃长有薄膜晶体管(Thin film transistor, TFT)，而上层玻璃则贴有彩色滤光片(Color filter)。这两片玻 璃在接触液晶的那一面并不是光滑的，而是有锯齿状的沟槽。这个沟槽的主 要目的是希望长棒状的液晶分子沿著沟槽排列，如此一来，液晶分子的排列 才会整齐。因为如果是光滑的平面，液晶分子的排列便会不整齐，造成光线 的散射，形成漏光的现象。但是在实际的制造过程中，并无法将玻璃做成如 此的槽状分布，一般会先在玻璃表面涂布一层PI(polyimide)，再用布磨擦 (rubbing) ，使PI的表面分子不再杂散分布，依照固定而均一的方向排列。而 这一层PI就叫做配向膜(alignment film)，提供液晶分子呈均匀排列的介面条 件，让液晶依照预定的顺序排列。
有机电致发光的发展历程
1963，Pope et al. Anthracene was used as emitting material
1987，C.W.Tang et al. Alq3 was used as emitting material and diamine derivative as hole transport material.
发光层 电子传输层 电子注入层
Cathode EIL ETL
EML
HTL HIL Anode
OLED功能层材料要求
Cathode EIL ETL
EML
HTL HIL Anode
Anode：透明、导电、高பைடு நூலகம்函数
HIL: 适合的能级、空穴传输、 改善界面接触
HTL: 高空穴迁移率、高的玻 璃化温度、小空穴注入势垒， 大的电子注入势垒
主客发光体系统 （掺杂器件）的发光机理
1、Förster 能量转移（库仑作用力方式）
由dipole-dipole 作用，距离较长(50-100Å)，此 种转移方式只能使客体转移成singlet state。
2、Dexter能量转移
电子交换，需要电子云重叠或分子接触， 分子间的距离最多只能是几个埃。 须符合Wigner-Witmer选择定则(交换前后 自旋不变，即只发生单重态对单重态和三重 态对三重态的能量转移)
Appl. phys. Lett. 1987, 51:913 ; Appl. Phys. Lett. 1989, 55(15):1489; Jpn. J. Appl. Phys. 1988, 27(4):L713
OLED的多层结构
HIL: HTL: EML: ETL: EIL:
空穴注入层 空穴传输层
EML: 高发光效率，限制载流 子在发光层，高的玻璃化温度
ETL: 高电子迁移率，小的电 子注入势垒，大的空穴注入势 垒，高的玻璃化温度
EIL: 电子注入
Cathode：低功函数
Appl. phys. Lett. 1987, 51:913
非掺杂式OLED的发光机理
OLED的发光机理 双注入式复合发光
OLED的发光机理 双注入式复合发光
+ ITO
electron
exciton
_
cathode
hole
Electroluminescent mechanism
exciton: singlet and triplet(1:3)
载流子注入 载流子传输
激子的形成 激子的迁移 发光
HOMO-LUMO energy gap determines wavelength of emitted radiation.
OLED efficiency
CFL：70-90lm/W
LED:50-130lm/W
OLED已获得大于 100lm/W的效率， 已与无机LED相 抗衡
有机电致发光光源
面光源,不刺眼,适于室 内照明,车内照明,景观 照明等
传统OLED的结构
Cathode EML ITO
Glass Substrate
优点：主动发光、响应快、温度特性好、功耗 低、薄型化、宽视角、可弯曲、全色显示、环 境友好绿色显示
日本sony发明的世 界第一款OLEDTV 只有3mm（2008年）
OLED vs. LED
LED: Point Source Bright Light
OLED: Area Source Soft Light
单层结构 Light out
Cathode ETL EML HTL ITO Glass Substrate
三层结构 Light out
Cathode EML HTL ITO
Glass Substrate
双层结构 Light out
Cathode ETL EML ITO
Glass Substrate
双层结构 Light out
有机电致发光器件简介
郝玉英
太原理工大学物理与光电工程系
2009.9.16
1. 有机电致发光研究的背景及应用 2. 有机电致发光器件的结构 3. 器件的发光机理及结构的优化设计 4. 激子的有效利用-----磷光器件 5. 有机电致白光器件 6. 有机电致发光器件的制备
有机电致发光研究的背景及主要应用
❖ Visible - OLED： Displays and Lighting
❖ UV- OLED: Optical Sensor and detector
❖ IR- OLED: Optical Communication
用于显示和照明OLED产品
31-inch OLED TV prototype (Samsung，2005)
1990 J.H.Burroughs et al. PPV was used as EL material
1998 S.R. Forrest et al. PtOEP doped in Alq3 was used as EL material
C.W.Tang
Stephen R. Forrest
有机电致发光器件(OLED)的主要应用领域