一篇OLED基础介绍性文章,入门使用
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• 1．发展历史 • 2．器件分类 • 3．基本结构 • 4. OLED材料及发光机理 • 5.OLED电流驱动方式 • 6.有机电致发光的理论及计算 • 7．获得彩色显示板的方法 • 8. 无源矩阵驱动方式 • 9. 有源矩阵驱动方式 • 10．OLED的制造工艺 • 11．存在问题及进展概况
1．发展历史
" 芘作为蓝光发射层的掺杂剂 " MQA作为绿光发射层的掺杂剂 " 红荧烯为黄光发射层的掺杂剂 " DCM为橙红色光发射层的掺杂剂。
4. OLED材料及发光机理
• 根据发光材料的不同，OLED可以分成三 类，即： – 小分子OLED – 聚合物OLED（也被称之为PLED） – 镧系有机金属OLED（也叫稀土OLED）。
发光效率 可高于15lm/W
可高于20lm/W
优势 劣势 适用领域
容易彩色化、工艺控制较容易且稳定、 设备成本较低、组件构造相对简
材料合成与纯化较为容易
单、耐热性较佳
设备成本较高、对于水分的耐受性不佳、材料合成、纯化以及彩色化较困 蒸镀效率低易造成材料浪费、热稳定性 难，研发和产业化步伐相对较慢 与机械性质较差、驱动电压较高
动 电 压 （ < 1 0 V，>1000cd/m2） 有 机 EL 器 件 （ Alq 作 为 发 光 层）。 [6] 1990年，Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子EL （PLED）(PPV作为发光层)
2．器件分类
• OLED有以下两种分类方法：
! 第一，按照组件所使用的载流子传输层和发光层有 机薄膜材料的不同，OLED可区分为小分子基OLED 和高分子基OLED（PLED）两种不同的技术类型
HTL EML
ITO
ETL Mg/Ag
三种类型的有机电致发光器件
普通OLED面板的结构
Light
Cathode Electron transporting layer Emitting layer Hole transporting layer Anode
全色有机电致发光器件结构图
(1) 注入层
[1] 1936年，Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄 膜，得到最早的电致发光器件。
[2] 20 世纪50年代，A. Bernanose等人在蒽单晶片的两侧加上 400V的直流电压观测到发光现象，单晶厚10µm～20µm
[3] 1963年M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光 [4] 70年代宾夕法尼亚大学的Heeger探索了合成金属 [5] 1987年Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱
有机电致发光显示器件
华嘉光电技术有限公司 姚华文
名称
• 日 本 称 之 为 OELD （organic electroluminesence Display）
• 美 国 称 之 为 OLED （organic light emitting diode）
性能优异的OLED
可携带性 大视角
平板结构
主要内容
阴极
阴极
阴极
ETL
EML
ETL
EML
HTL
EML
HTL
ITO 玻璃衬底
ITO 玻璃衬底
ITO 玻璃衬底
三种类型的有机电致发光器件
+-
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+
+
ITO EML&ETL HTL
Mg/Ag
EML&HT
ITO
Mg/Ag ETL
++++++++++
小分子基OLED和PLED的比较
小分子基OLED
主要发光 Alq、Beq2、DPVBi、Amine、
材料
Balq、PVK、TAZ、Zn(ODZ)2
制膜工艺 真空热蒸镀
PLED
PPV及其衍生物、Fluorene Homopolymers、MEH－PPV、 PPP、Copolymers、 Polythiophenes、 Polyquinoxalines 旋转涂布法或喷墨打印
• 空穴输运材料（HTM）属于一类芳香胺化合物。必 须热稳定性要好。绝大多数HTM用的是TPD（Tg＝ 60°C），最稳定的器件采用NPB（Tg＝100°C）。
Βιβλιοθήκη Baidu
(3)发光层
• 由在荧光基质材料中掺杂百分之几的荧光掺杂 剂来制备。基质材料通常与ETM或HTM采用的 材料相同，荧光掺杂剂是热和光化学稳定的激 光染料。荧光染料必须具有较高的量子效率和 足够的热稳定性，升华而不会分解。
有机小分子的发光机理
• 从阴极注入电子,从阳极注入空穴,被注入 的电子和空穴在有机层内传输。HTL的作 用是传输空穴和阻挡电子,使得没有与空 穴复合的电子不能进入正电极,被注入的 电子和空穴在有机层内传输,并在发光层 内复合,从而激发发光层分子产生单态激 子,单态激子辐射衰减而发光。
有机聚合物的发光机理
高单价、高附加值产品
低单价、量大的产品
OLED和PLED发光机理
S2
Internal conversion
S1
Intersystem crossing
T1
Absorption
Fluorescence Phosphorescence
2
S0 1
0
电致发光材料中能量传递： Jablonski energy level diagram
• 在电场的作用下,将空穴和电子分别注入 到共轭高分子的最高占有轨道(HOMO)和 最低空轨道(LUMO),于是就会产生正、 负极子,极子在聚合物链段上转移,最后复 合形成单态激子,单态激子辐射衰减而发 光。
• 理想阴极是以低功函数金属作为注入层， 以具有较高功函数的稳定金属 （Mg/Ag,Li/Al）作为钝化层。
• 阳极是由透明或半透明导体制成的。ITO 玻璃表面电阻很容易在80Ω/ 以下。理想 的OLED需要表面粗糙度小的高质量玻璃 基片。
(2) 输运层
• 电子输运材料（ETM）：荧光染料化合物。必须热稳 定和表面稳定，有机金属络合物具有足够的热稳定性。 为了保证有效的电子注入，ETM的LUMO能级（分子 最低空轨道）应与阴极的功函数相匹配。Alq被广泛 用于绿光EL，Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光EL。
! 第二，与LCD类似，目前OLED显示屏的驱动方式 也分为无源（被动矩阵）与有源（主动矩阵）两种 驱动方式。无源OLED类似液晶显示中的TN/STN的 驱动方式。有源OLED类似于TFT－LCD的显示驱动 方式。
四种不同的器件结构
单层结构
阴极 EML ITO 玻璃衬底
双层结构 双层结构 三层结构 （SH－A） （SH－B） （DH）
1．发展历史
" 芘作为蓝光发射层的掺杂剂 " MQA作为绿光发射层的掺杂剂 " 红荧烯为黄光发射层的掺杂剂 " DCM为橙红色光发射层的掺杂剂。
4. OLED材料及发光机理
• 根据发光材料的不同，OLED可以分成三 类，即： – 小分子OLED – 聚合物OLED（也被称之为PLED） – 镧系有机金属OLED（也叫稀土OLED）。
发光效率 可高于15lm/W
可高于20lm/W
优势 劣势 适用领域
容易彩色化、工艺控制较容易且稳定、 设备成本较低、组件构造相对简
材料合成与纯化较为容易
单、耐热性较佳
设备成本较高、对于水分的耐受性不佳、材料合成、纯化以及彩色化较困 蒸镀效率低易造成材料浪费、热稳定性 难，研发和产业化步伐相对较慢 与机械性质较差、驱动电压较高
动 电 压 （ < 1 0 V，>1000cd/m2） 有 机 EL 器 件 （ Alq 作 为 发 光 层）。 [6] 1990年，Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子EL （PLED）(PPV作为发光层)
2．器件分类
• OLED有以下两种分类方法：
! 第一，按照组件所使用的载流子传输层和发光层有 机薄膜材料的不同，OLED可区分为小分子基OLED 和高分子基OLED（PLED）两种不同的技术类型
HTL EML
ITO
ETL Mg/Ag
三种类型的有机电致发光器件
普通OLED面板的结构
Light
Cathode Electron transporting layer Emitting layer Hole transporting layer Anode
全色有机电致发光器件结构图
(1) 注入层
[1] 1936年，Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄 膜，得到最早的电致发光器件。
[2] 20 世纪50年代，A. Bernanose等人在蒽单晶片的两侧加上 400V的直流电压观测到发光现象，单晶厚10µm～20µm
[3] 1963年M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光 [4] 70年代宾夕法尼亚大学的Heeger探索了合成金属 [5] 1987年Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱
有机电致发光显示器件
华嘉光电技术有限公司 姚华文
名称
• 日 本 称 之 为 OELD （organic electroluminesence Display）
• 美 国 称 之 为 OLED （organic light emitting diode）
性能优异的OLED
可携带性 大视角
平板结构
主要内容
阴极
阴极
阴极
ETL
EML
ETL
EML
HTL
EML
HTL
ITO 玻璃衬底
ITO 玻璃衬底
ITO 玻璃衬底
三种类型的有机电致发光器件
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Mg/Ag
EML&HT
ITO
Mg/Ag ETL
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小分子基OLED和PLED的比较
小分子基OLED
主要发光 Alq、Beq2、DPVBi、Amine、
材料
Balq、PVK、TAZ、Zn(ODZ)2
制膜工艺 真空热蒸镀
PLED
PPV及其衍生物、Fluorene Homopolymers、MEH－PPV、 PPP、Copolymers、 Polythiophenes、 Polyquinoxalines 旋转涂布法或喷墨打印
• 空穴输运材料（HTM）属于一类芳香胺化合物。必 须热稳定性要好。绝大多数HTM用的是TPD（Tg＝ 60°C），最稳定的器件采用NPB（Tg＝100°C）。
Βιβλιοθήκη Baidu
(3)发光层
• 由在荧光基质材料中掺杂百分之几的荧光掺杂 剂来制备。基质材料通常与ETM或HTM采用的 材料相同，荧光掺杂剂是热和光化学稳定的激 光染料。荧光染料必须具有较高的量子效率和 足够的热稳定性，升华而不会分解。
有机小分子的发光机理
• 从阴极注入电子,从阳极注入空穴,被注入 的电子和空穴在有机层内传输。HTL的作 用是传输空穴和阻挡电子,使得没有与空 穴复合的电子不能进入正电极,被注入的 电子和空穴在有机层内传输,并在发光层 内复合,从而激发发光层分子产生单态激 子,单态激子辐射衰减而发光。
有机聚合物的发光机理
高单价、高附加值产品
低单价、量大的产品
OLED和PLED发光机理
S2
Internal conversion
S1
Intersystem crossing
T1
Absorption
Fluorescence Phosphorescence
2
S0 1
0
电致发光材料中能量传递： Jablonski energy level diagram
• 在电场的作用下,将空穴和电子分别注入 到共轭高分子的最高占有轨道(HOMO)和 最低空轨道(LUMO),于是就会产生正、 负极子,极子在聚合物链段上转移,最后复 合形成单态激子,单态激子辐射衰减而发 光。
• 理想阴极是以低功函数金属作为注入层， 以具有较高功函数的稳定金属 （Mg/Ag,Li/Al）作为钝化层。
• 阳极是由透明或半透明导体制成的。ITO 玻璃表面电阻很容易在80Ω/ 以下。理想 的OLED需要表面粗糙度小的高质量玻璃 基片。
(2) 输运层
• 电子输运材料（ETM）：荧光染料化合物。必须热稳 定和表面稳定，有机金属络合物具有足够的热稳定性。 为了保证有效的电子注入，ETM的LUMO能级（分子 最低空轨道）应与阴极的功函数相匹配。Alq被广泛 用于绿光EL，Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光EL。
! 第二，与LCD类似，目前OLED显示屏的驱动方式 也分为无源（被动矩阵）与有源（主动矩阵）两种 驱动方式。无源OLED类似液晶显示中的TN/STN的 驱动方式。有源OLED类似于TFT－LCD的显示驱动 方式。
四种不同的器件结构
单层结构
阴极 EML ITO 玻璃衬底
双层结构 双层结构 三层结构 （SH－A） （SH－B） （DH）