有机电致发光
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• 发光材料原子的最外层电子吸 收这些能量后将处于激发态, 电 子处于激发态是不稳定状态，将 返回基态。
激发态→基态的能量传递途径
电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃迁(发光)和无辐射 跃迁等方式失去能量；
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光 延迟荧光 磷光
系间跨越 内转移 外转移 振动弛预
作为发光层)，更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。
• 1997年，单色有机电致发光显示器件首先在日本产品化， • 1999年，日本先锋公司率先推出了为汽车音视通信设备而设计的多彩有机
电致发光显示器面板，并开始量产， • 同年9月，使用了先锋公司多色有机电致发光显示器件的摩托罗拉手机大
批量上市。 • 近年来，OEL的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，
2、OLED分的类分类
• 一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED，典型的小分子发光材 料为Alq3（3-羟基喹啉铝）；
• 另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED，简称为PLED，典型的高 分子发光材料为PPV。
33.、1小1小分分子子OLOELDED的的结结构 构
• RGB和白色EL器件的结构为： • 器件R:
N O
N Al O
O
N
Alq3
DPVBi
已有90多家公司在开发OEL，而且每个月都有新公司加入。 • 国内公司有：京东方科技集团股份有限公司、维信诺公司（南风化工集团
股份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等 在北京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建 立1条小试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有 关公司合作开发的谈判也在积极进行之中等。 • 这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。
• 发光机理 • 载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极注入夹在电极间的有机功能薄
膜层； • 载流子的迁移：载流子分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移； • 激子的形成和扩散：电子和空穴在发光层中相遇，形成激子，激子复合并将
能量传递给发光材料，使其从基态能级跃迁为激发态； • 发光：激发态能量通过辐射驰豫过程产生光子，释放出光能。
内转换
振动弛豫
内转换
S2
系间跨越
S1
能 量
吸 收
发
射 荧
外转换
光
T1 T2
发 射 磷 光 振动弛豫
S0
l3
l1
l2
l 2
3、小分子OLED材料
（1）、空穴传输材料 传输空穴的空穴传输材料应该具备以下条件： • 具有良好的空穴传输特性； • 具有较低的Ip（离化势），易于由阳极注入空穴； • 激发能量高于发光层的激发能量； • 不能与发光层形成激基复合物； • 具有良好的成膜性和较高的玻璃化温度，热稳定性好，可以用真空蒸发
法形成致密的薄膜，不易结晶。 空穴传输材料主要是芳香胺类。
目前最常用的小分子空穴传输材料TPD和α-NPB
N
N
CH3
H3C
TPD
N
CH3
N
N
N
H3C
CH3
MTD ATA
N
N
α NPD
N
N
芳二胺
MeO
N N
CH3 CHC3H3
吡唑啉类化合物
N N
OCH3
（2）、电子传输材料 传输电子的电子传输材料应满足以下要求： （1）具有良好的电子传输特性； （2）具有较低的Ea（电子亲和势），易于由阴极注入电子； （3）激发能量高于发光层的激发能量； （4）不能与发光层形成激基复合物； （5）成膜性和化学稳定性良好，不易结晶。 目前最常使用的电子传输材料是OXD-7和许多有机金属螯合 物如Alq3
LUMO
••• •••
阳极
HTL
EML
ETL
•••
阴极
HOMO
三层结构的OLED的能带图
Name:电 子
EML
阳
HTL
极
ETL 阴 极
And I am: 空穴
• 当器件加正向偏压时,电子和 空穴分别从阴极和阳极注入到有 机材料中,外场的作用使它们迁 移至发光层
• 电子和空穴在发光层相遇后, 由于库仑作用形成暂态激子,处 于不稳定态.其中大部分发生复 合,电子落入空穴,释放出能量
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大，发光强度相对大；
辐射跃迁（发光）可分为：荧光、磷光、延迟荧光。 荧光：第一激发单重态的最低振动能级→基态；寿命： 10-7～ 10 -9 s。 磷光：第一激发三重态的最低振动能级→基态；寿命： 10-4～ 10s。 延迟荧光（delayed fluorescence)也被称为缓发荧光：它来源 于从第一激发三重态（T1）重新生成的S1态的辐射跃迁。其寿 命与该物质的分子磷光相当。
有机电致发光
1、OLED发展历程 2、OLED的分类 3、小分子OLED的结构、原理与材料 4、 OLED的发展现状及应用和前景
1、OLED发展历程
• 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。
• 20 世纪50年代，人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索， 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10mm～20mm，所以驱动电压较高。
• 1963年，M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光。 • 70年代，宾夕法尼亚大学的Heeger探索了合成金属。 • 1987年，Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压
（<10V，>1000cd/m2）OLED器件（Alq作为发光层）。 • 1990年，Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子EL（PLED）(PPV
ITO/CuPc/NPB/Alq3:DCJTB/MgAg • 器件G:wk.baidu.comITO/CuPc/NPB/Alq3:QA/MgAg • 器件B:
ITO/CuPc/NPB/DPVBi:Perylene/Alq3/M gAg • 器件W:
3、2发光原理
能带理论模型： 相对晶体固体的能带模型来说： 价带顶 HOMO （分子最高占据分子轨道 ） 导带底 LUMO（分子最低未占据轨道 ） • 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, • 电子亲和势Ea是真空能级与LUMO之间的能量差
激发态→基态的能量传递途径
电子处于激发态是不稳定状态，返回基态时，通过辐射跃迁(发光)和无辐射 跃迁等方式失去能量；
传递途径
辐射跃迁
无辐射跃迁
荧光 延迟荧光 磷光
系间跨越 内转移 外转移 振动弛预
作为发光层)，更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。
• 1997年，单色有机电致发光显示器件首先在日本产品化， • 1999年，日本先锋公司率先推出了为汽车音视通信设备而设计的多彩有机
电致发光显示器面板，并开始量产， • 同年9月，使用了先锋公司多色有机电致发光显示器件的摩托罗拉手机大
批量上市。 • 近年来，OEL的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，
2、OLED分的类分类
• 一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED，典型的小分子发光材 料为Alq3（3-羟基喹啉铝）；
• 另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED，简称为PLED，典型的高 分子发光材料为PPV。
33.、1小1小分分子子OLOELDED的的结结构 构
• RGB和白色EL器件的结构为： • 器件R:
N O
N Al O
O
N
Alq3
DPVBi
已有90多家公司在开发OEL，而且每个月都有新公司加入。 • 国内公司有：京东方科技集团股份有限公司、维信诺公司（南风化工集团
股份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等 在北京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建 立1条小试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有 关公司合作开发的谈判也在积极进行之中等。 • 这一切都表明，OLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。
• 发光机理 • 载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极注入夹在电极间的有机功能薄
膜层； • 载流子的迁移：载流子分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移； • 激子的形成和扩散：电子和空穴在发光层中相遇，形成激子，激子复合并将
能量传递给发光材料，使其从基态能级跃迁为激发态； • 发光：激发态能量通过辐射驰豫过程产生光子，释放出光能。
内转换
振动弛豫
内转换
S2
系间跨越
S1
能 量
吸 收
发
射 荧
外转换
光
T1 T2
发 射 磷 光 振动弛豫
S0
l3
l1
l2
l 2
3、小分子OLED材料
（1）、空穴传输材料 传输空穴的空穴传输材料应该具备以下条件： • 具有良好的空穴传输特性； • 具有较低的Ip（离化势），易于由阳极注入空穴； • 激发能量高于发光层的激发能量； • 不能与发光层形成激基复合物； • 具有良好的成膜性和较高的玻璃化温度，热稳定性好，可以用真空蒸发
法形成致密的薄膜，不易结晶。 空穴传输材料主要是芳香胺类。
目前最常用的小分子空穴传输材料TPD和α-NPB
N
N
CH3
H3C
TPD
N
CH3
N
N
N
H3C
CH3
MTD ATA
N
N
α NPD
N
N
芳二胺
MeO
N N
CH3 CHC3H3
吡唑啉类化合物
N N
OCH3
（2）、电子传输材料 传输电子的电子传输材料应满足以下要求： （1）具有良好的电子传输特性； （2）具有较低的Ea（电子亲和势），易于由阴极注入电子； （3）激发能量高于发光层的激发能量； （4）不能与发光层形成激基复合物； （5）成膜性和化学稳定性良好，不易结晶。 目前最常使用的电子传输材料是OXD-7和许多有机金属螯合 物如Alq3
LUMO
••• •••
阳极
HTL
EML
ETL
•••
阴极
HOMO
三层结构的OLED的能带图
Name:电 子
EML
阳
HTL
极
ETL 阴 极
And I am: 空穴
• 当器件加正向偏压时,电子和 空穴分别从阴极和阳极注入到有 机材料中,外场的作用使它们迁 移至发光层
• 电子和空穴在发光层相遇后, 由于库仑作用形成暂态激子,处 于不稳定态.其中大部分发生复 合,电子落入空穴,释放出能量
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大，发光强度相对大；
辐射跃迁（发光）可分为：荧光、磷光、延迟荧光。 荧光：第一激发单重态的最低振动能级→基态；寿命： 10-7～ 10 -9 s。 磷光：第一激发三重态的最低振动能级→基态；寿命： 10-4～ 10s。 延迟荧光（delayed fluorescence)也被称为缓发荧光：它来源 于从第一激发三重态（T1）重新生成的S1态的辐射跃迁。其寿 命与该物质的分子磷光相当。
有机电致发光
1、OLED发展历程 2、OLED的分类 3、小分子OLED的结构、原理与材料 4、 OLED的发展现状及应用和前景
1、OLED发展历程
• 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。
• 20 世纪50年代，人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索， 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10mm～20mm，所以驱动电压较高。
• 1963年，M. Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光。 • 70年代，宾夕法尼亚大学的Heeger探索了合成金属。 • 1987年，Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压
（<10V，>1000cd/m2）OLED器件（Alq作为发光层）。 • 1990年，Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子EL（PLED）(PPV
ITO/CuPc/NPB/Alq3:DCJTB/MgAg • 器件G:wk.baidu.comITO/CuPc/NPB/Alq3:QA/MgAg • 器件B:
ITO/CuPc/NPB/DPVBi:Perylene/Alq3/M gAg • 器件W:
3、2发光原理
能带理论模型： 相对晶体固体的能带模型来说： 价带顶 HOMO （分子最高占据分子轨道 ） 导带底 LUMO（分子最低未占据轨道 ） • 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, • 电子亲和势Ea是真空能级与LUMO之间的能量差