有机电致发光器件的研究进展

文章编号:100525630(2006)0620078206

有机电致发光器件的研究进展

Ξ

何修军1,蒋孟衡1,肖子剑2,涂小强1

(1.成都信息工程学院光电技术系,四川成都610225;

2.电子科技大学光电信息学院,四川成都610054

) 摘要:系统介绍了有机电致发光器件(OL ED )的结构和发光机理,从有机半导体的能带

结构和OL ED 的能带结构,分析了OL ED 发光过程,指出了如何提高器件的发光效率。最

后概述了器件的技术进展和应用前景,并展望了未来OL ED 发展的方向。

关键词:有机电致发光器件;能带结构;发光机理

中图分类号:TH 383 文献标识码:A

Research on the organ ic l ight -e m itti ng dev ices

H E X iu 2jun 1,J IA N G M eng 2heng 1,X IA O Z i 2j ian 2,TU X iao 2qiang

1

(1.Chengdu U niversity of Info rm ati on Techno logy ,Chengdu 610225,China ;2.Schoo l of Op toelectronic Info rm ati on ,U niversity of Electronic Science and Techno logy of China ,Chengdu 610054,China )

Abstract :T he structu re and the ligh t em itting m echan is m of the o rgan ic ligh t 2em itting devices (OL ED )is in troduced .T he band structu re of the o rgan ic sem iconducto r and the band structu re of the OL ED is analyzed and the sub stance of the OL ED lum inescence p rocess is given .In the end ,the recen t advances in techno logy and the app licati on fo reground on the devices are summ arized ,and fu tu re devel 2opm en ts are given .

Key words :OL ED ;band structu re ;ligh t em itting m echan is m

1　引　言

随着科学技术的不断进步,显示器也在迅速地更新换代。有机电致发光器件(o rgan ic ligh t 2em itting

devices ,OL ED )以其优越的性能脱颖而出,具有如下优点

[1～3]:(1)结构简单,体积小,重量轻,成本低,易进行大规模、大面积生产,具有超薄、大面积、便于携带、平板显示等特点。

(2)主动发光,视角范围大,接近于180°;响应速度快,图像稳定,图像刷新率比液晶显示器快100倍～1000倍;发光效率高,亮度大,可实现全色显示。

(3)有机材料的机械性能好,易加工成各种形状;可以采用树脂作为基板,制备可折叠的柔性显示器。(4)驱动电压低,能耗低,能与半导体集成电路的电压相匹配,使大屏幕平板显示的驱动电路容易实第28卷　第6期

2006年12月 光　学　仪　器O PT I CAL I N STRUM EN T S V o l .28,N o.6

D ecem ber,2006

Ξ收稿日期:2006201206

基金项目:四川省科学基金资助项目(04JY 0292104)

作者简介:何修军(19722),男,四川仪陇人,讲师,硕士,主要从事发光材料与器件方面的研究。

现。

(5)全固态结构,抗震性能好,因而可以适应巨大的加速度和剧烈振动等恶劣环境。

OL ED 的应用前景非常诱人,它完全可以代替阴极射线管(CR T )、

液晶显示器(L CD )、发光二极管(L ED ),实现显示器件的轻量化、薄型化、高亮度、快速响应、高清晰度、低电压化、高效率化和低成本化。另外,它还可以作为新型光源使用。

现从OL ED 的结构和发光原理、种类、发光效率以及存在的问题和发展方向等方面作一概述,以期能对国内外学者在此方面的研究有所帮助。

2　OL ED 器件的结构及发光机理

2.1　OL ED 器件的结构[4]

OL ED 器件的基本结构属于夹层式结构,发光层被两侧电极像三明治一样夹在中间,一侧为透明电极以便获得面发光输出。阳极一般使用功函数较高的材料即氧化铟-氧化锡(ITO )。在ITO 上再用蒸发蒸镀法或旋转涂层法制备单层或多层有机膜,膜上面是金属阴极。由于金属的电子逸出功函数影响电子的注入效率,因此要求其功函数尽可能低。

大多数有机电致发光材料是单极性的,同时具有均等的空穴和电子传输性质的有机材料很少,一般只具有良好传输空穴的性质或传输电子的性质。为了增加空穴和电子的复合几率,提高器件的效率和寿命,

OL ED

的结构从简单的单层器件发展到双层器件、

三层器件甚至多层器件,如图1。图1　有机电致发光器件结构图

EL 2发光材料;H TL 2空穴传输层;ETL 2电子传输层;ELL 2空穴传输层;H I L 2空穴注入层;E I L 2电子注入层。

因为采用单极性的有机物质作为单层器件的发光材料,会使电子与空穴的复合自然地靠近某一电极,当复合区越靠近这一电极,就越容易被该电极所淬灭,而这种淬灭有损于有机物的有效发光,从而使

OL ED 发光效率降低。

采用双层、三层甚至多层结构的OL ED ,能充分发挥各功能层的作用,调节空穴和电子注入到发光层的速率,使注入的电子和空穴限制在发光层处发生复合,可提高器件的发光效率。只有使注入的电子和空穴最大限度地在发光层处复合,才能提高器件的发光效率。

由于大多数有机材料导电性能较差,只有在很高的电场强度下才能使载流子从一个分子流向另一个分子,因此有机膜的总厚度不宜超过几百纳米,否则器件的驱动电压太高,失去了OL ED 的实际应用价值。

2.2　OL ED 的发光机理

OL ED 的发光机理一般认为是在外界电压的驱动下,由电极注入的电子和空穴在有机物中相遇,并将能量传递给有机发光分子,将电能转换为分子内能,使其受到激发,从基态跃迁到激发态,当受激发分子从激发态回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。OL ED 的发光过程可以看作是分以下四个过程完成的,如图2:(1)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之间的有机功能薄膜层;(2)载流子的传输,载流子分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移;(3)复合,空穴和电子在发光层中相遇而复合;(4)激子产生,并通过辐射和非辐射过程释放能量,同时发光。

・97・第6期何修军等:　有机电致发光器件的研究进展