OLED器件结构与发光机理解读ppt课件.ppt
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1、 西安邮电大学西安邮电大学光电信息工程教研室光电信息工程教研室2号实验楼号实验楼233光电显示技术光电显示技术 B为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益教材:教材:v液晶与平板显示技术液晶与平板显示技术,作者:高鸿锦,北京邮电大学出版社,作者:高鸿锦,北京邮电大学出版社,第第1版版 2007参考书:参考书:v1、平板显示技术平板显示技术 应根裕应根裕 胡文波胡文波 邱勇,人民邮电出版社邱勇,人民邮电出版社 2002 年年10月月v2、光电显示技术光电显示技术 张兴义,北京理工大学出版社张兴义,北京理工大学出版社 19
2、95v3、显示技术与显示器件显示技术与显示器件 彭国贤,人民邮电出版社彭国贤,人民邮电出版社 1981参考资料:参考资料:v搜索引擎(搜索引擎(Google、baidu)v台湾各高校网络资源台湾各高校网络资源v陕西科技大学等离子体课件陕西科技大学等离子体课件v麻省理工麻省理工OLED课件课件教材资料教材资料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益国内相关研究所、院校、公司以及论坛国内相关研究所、院校、公司以及论坛中国电子科技集团公司第五十五研究所国家平板显示工程技术研究中心 南京国显电子公司 东南大学显示技术研究中心
3、陕西科技大学电气与电子工程学院 京东方科技集团股份有限公司vhttp:/ 光机人为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益考核方式考核方式v平时成绩:30v期末考试:70v考试方式:闭卷v记分方式:百分制为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益OLED显示技术显示技术 OLED器件结构与发光机理器件结构与发光机理 v1.OLED器件结构v2.OLED发光机理v3.OLED能量传递为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单
4、位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 OLED 属于注入型发光器件,其基本结构是将有机薄膜层夹在两个电极属于注入型发光器件,其基本结构是将有机薄膜层夹在两个电极(至少其中一个电极为透明电极)间形成的夹层式结构。(至少其中一个电极为透明电极)间形成的夹层式结构。为了适应材料性能和器件性能的要求,人们又研究开发了多种器件结构,为了适应材料性能和器件性能的要求,人们又研究开发了多种器件结构,这些结构在提高器件发光效率和性能稳定性方面起到了非常重要的作用。这些结构在提高器件发光效率和性能稳定性方面起到了非常重要的作用。有机电致发光器件中的主要有机功能层包括:有机电致发光器件中的主要有机功能
5、层包括:空穴传输层(空穴传输层(Hole Transport Layer,HTL)、)、电子传输层(电子传输层(Electron Transport Layer,ETL)、)、发光层(发光层(Emitting Layer,EML)、)、空穴注入层(空穴注入层(Hole Injection Layer,HIL)、)、空穴阻挡层(空穴阻挡层(Hole Blocking Layer,HBL)等。)等。1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在器件的正极和负极间,
6、制作有在器件的正极和负极间,制作有一种或多种物质组成的发光层。单层一种或多种物质组成的发光层。单层器件的发光层厚度通常在器件的发光层厚度通常在100nm。单层单层EL器件结构图器件结构图优点:制备方法简单。优点:制备方法简单。缺点:缺点:A.复合发光区靠近金属电极而靠近复合发光区靠近金属电极而靠近金属电极处缺陷多,非辐射复合几率大,金属电极处缺陷多,非辐射复合几率大,而且该处的高电场容易产生发光淬灭;而且该处的高电场容易产生发光淬灭;B.由于两种载流子注入不平衡,载流由于两种载流子注入不平衡,载流子的复合几率比较低,因而影响器件的发子的复合几率比较低,因而影响器件的发光效率。光效率。有机半导体
7、层有机半导体层既作发光层既作发光层(EML),又兼作电子传输层又兼作电子传输层(ETL)和空穴传输层和空穴传输层(HTL)。用途:用途:l一般不用于发光器件,主要用于测量有机材料的电学和光学性质一般不用于发光器件,主要用于测量有机材料的电学和光学性质l单层器件结构在聚合物电致发光器件(单层器件结构在聚合物电致发光器件(PLED)中常见)中常见 聚合物分子量大,可通过旋涂方式聚合物分子量大,可通过旋涂方式成膜,但制备双层聚合物薄膜较为困难,成膜,但制备双层聚合物薄膜较为困难,因此,从加工角度讲,聚合物器件只能因此,从加工角度讲,聚合物器件只能采用单层结构。采用单层结构。聚合物的长分子链结构保证了
8、聚合物聚合物的长分子链结构保证了聚合物薄膜的平整、均匀性,而且可以同时引入薄膜的平整、均匀性,而且可以同时引入空穴基元、发光基元和电子基元,因此空穴基元、发光基元和电子基元,因此单层聚合物器件也可以有较好的性能。单层聚合物器件也可以有较好的性能。(1)单层结构)单层结构1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益v在阳极材料的选择上,材料本身必需是具高功函数(High work function)与可透光性,所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透
9、光的ITO透明导电膜,便被广泛应用于阳极。v 在阴极部分,为了增加元件的发光效率,电子与空穴的注入通常需要低功函数(Low work function)的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属,或低功函数的复合金属来制作阴极(例如:Mg-Ag镁银)。OLED电极材料电极材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益(2)双层器件结构)双层器件结构 柯达公司首先提出了双层有机膜结构,有效地解决电子和空穴的复合区远离电极和平衡载流子注入速率问题,使有机EL的研究进入了一个新阶段。他们的器件结构也叫DL-A型双层结构。主要特
10、点:发光层材料具有电子传输性,需要发光层材料具有电子传输性,需要加入一层空穴传输材料去调节空穴和加入一层空穴传输材料去调节空穴和电子注入到发光层的速率,这层空穴电子注入到发光层的速率,这层空穴传输材料还起着阻挡电子的作用,使传输材料还起着阻挡电子的作用,使注入的电子和空穴在发光层处发生复注入的电子和空穴在发光层处发生复合。合。DL-A型双层EL器件结构图1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益DL-B型双层EL器件结构图 如果发光层材料具有空穴传输性质,就需
11、要使用DL-B型双层结构,即需要加入电子传输层以调节载流子的注入速率,使注入的电子和空穴是在发光层处复合。1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益空穴传输材料应满足的要求:空穴传输材料应满足的要求:具有良好的空穴传输特性,即空穴迁移率高;具有较低的电子亲和能,有利于空穴注入;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。OLED空穴传输材料空穴传输材料为了规
12、范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益常用的空穴传输材料分子结构常用的空穴传输材料分子结构 TPD是最早应用的空穴材料之一,但由于其热稳定性较差(Tg=65C),导致器件的稳定性较差,寿命较短。为提高热稳定性,将TPD分子中的甲苯基换成萘基得到了NPD,NPD的热稳定性有了很大提高(Tg=96C),空穴迁移率也有所提高,是目前应用最广的有机小分子空穴传输材料。星型三芳胺空穴传输材料具有很高的玻璃化转变温度,并能形成高质量的无定型膜,是比较理想的空穴传输材料。OLED空穴传输材料空穴传输材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完
13、善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益小分子发光材料应满足的要求:具有高效率的荧光量子效率;具有良好的化学稳定性和热稳定性,不与电极和载流子传输材料发生反应;易形成致密的非晶态膜,不易结晶;具有适当的发光波长;具有一定的载流子传输能力。发光材料按分子结构特性分为有机小分子荧光材料和有机金属配合物材料,前者种类最多,典型的小分子荧光有机电致发光材料如DCM发红光,香豆素C540发绿光。OLED小分子发光材料小分子发光材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 另外,还有掺杂用
14、小分子荧光材料如Rubrene。有机配合物是最早使用的有机电致发光材料,具有优良的载流子传输特性和成膜性能,典型的有8-羟基喹啉铝(Alq3)及铍的络合物Bebq2。OLED小分子发光材料小分子发光材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 1990年,剑桥大学的J.A.Burroughes等人首次报道了用聚合物薄膜制备的电致发光材料研究。聚合物发光材料的特性聚合物发光材料的特性:当短波光照射时,在390nm780nm的可见光范围内,聚合物粉末或溶液具有高效率的荧光;具有较高的导电率,呈现良好的半导体特性;具有良好的
15、成膜特性,在几百甚至几十纳米的薄膜内基本无针孔;稳定性强,一般都具有良好的机械加工性能。OLED聚合物发光材料聚合物发光材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益共轭聚合物用于电致发光的优点共轭聚合物用于电致发光的优点:可通过旋涂的方法制成大面积薄膜;可以通过化学结构的改变或修饰来调节共轭聚合物的电子结构、发光颜色;虽然聚合物的导电率很低,但是发光层的厚度很薄(10nm100nm),所以在很低的外电压下,加在聚合物薄膜上的电场强度也足以产生使器件发光所要求的电流密度。缺点:缺点:稳定性不够;寿命不长;发光效率低;成膜
16、技术不成熟。OLED聚合物发光材料聚合物发光材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益电子传输材料应满足的要求:电子传输材料应满足的要求:具有良好的电子传输特性,即电子迁移率高;具有较高的电子亲和能,易于由阴极注入电子;相对较高的电离能,有利于阻挡空穴;不能与发光层形成激基复合物;成膜性和热稳定性良好,不易结晶。OLED电子传输材料电子传输材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益三层EL器件结构图(3)三层器件结构)三层器件结构 由空穴传
17、输层(HTL)、电子传输层(ETL)和将电能转化成光能的发光层组成。HTL负责调节空穴的注入速度和注入量,ETL负责调节电子的注入速度和注入量。优点:使三层功能层各行其职,对于选择材料和优化器件结构性能十分方便,是目前有机EL器件中最常采用的器件结构之一。1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益多层EL器件结构图(4 4)多层器件结构)多层器件结构 可提高OLED的发光亮度和发光效率。主要形式:A.在两电极内侧加缓冲层,以增加电子和空穴的注入量;B.为提高器
18、件的发光效率,使用了空穴阻挡层HBL。1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益(5 5)染料掺杂型)染料掺杂型在单杂基础上引入染料分子以改变器件的亮度、寿命和效率。掺杂型主要有三种D1:Cathode/ETL+EML/HTL/ITOD2:Cathode/ETL/HTL+EML/ITOD3:Cathode/ETL+EML/HTL+EML/ITO采用分散复合膜制作OLED器件中增加载流子阻挡层1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范
19、事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益v上发光型OLED结构v穿透式OLED结构v倒置式IOLED结构v串联式OLED结构Company name (6)特殊器件结构特殊器件结构1.有机有机/聚合物电致发光器件的结构聚合物电致发光器件的结构为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 上发光型上发光型OLED结构结构 下发光型实际发光面积受限下发光型实际发光面积受限需提高开口率需提高开口率阴极:高透射率阴极:高透射率 良好的导电度良好的导电度 金属金属
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