OLED显示器件的原理和技术

有机电致发光显示(organic?electroluminesence?Display)的发光机理与发光二极管(LED)相似,所以称之为OLED(organic?light?emitting?diode)。有机发光二级管(OLED)在全彩色平板显示和固态白光照明等领域展示出诱人的前景

有机电致发光显示(organicelectroluminesence?Display)的发光机理与发光二极管(LED)相似,所以称之为OLED(organic?light?emitting?diode)。有机发光二级管(OLED)在全彩色平板显示和固态白光照明等领域展示出诱人的前景,引起了人们极大关注。2014年版《鼓励进口技术和产品目录》中,政府鼓励引进TFT-LCD、OLED、配套材料制造技术和专用设备的设计制造技术。

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等人在单芯片的两侧加上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。科技界真正完成OLED的基础研究在1960年。但商品实用化的研究,一直到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作为发光层)时,这些OLED技术上的突破才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商品化,1999年月,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,OLED进入消费电子领域。2010年三星发布首个AMOLED智能手机GalaxyS,AMOLED开始逐渐引起大家的极大关注,有力地推动了OLED在中小尺寸显示器市场的应用。随着近年三星、LG在手机面板、电视面板、柔性显示上的OLED技术突破,智能手机、智能电视、智能穿戴市场的大门向OLED敞开,整个OLED后市的发展前景将十分广阔。

OLED分类

按照OLED所使用的载流子传输层和发光层有机薄膜材料的不同,OLED可区分为两种不同的技术类型。

一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子OLED,典型的小分子发光材料为Alq(8-羟基喹啉铝);另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子OLED,简称为PLED,典型的高分子发光材料为PPV(聚苯撑乙烯及其衍生物)。

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OLED基本结构和发光机理

OLED是基于有机材料的一种电流型半导体发光器件。其典型结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层,发光层上方有一层低功函数的金属电极。当电极上加有电压时,发光层就产生光辐射。

有机材料的电致发光属于注入式的复合发光,其发光机理是由正极和负极产生的空穴和电子在发光材料中复合成激子,激子的能量转移到发光分子,使发光分子中的电子被激发到激发态,而激发态是一个不稳定的状态,去激过程产生可见光。

为增强电子和空穴的注入和传输能力,通常会在ITO和发光层间增加一层有机空穴传输材料或/和在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层,以提高发光效率。

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激子的能量可以通过以下的几种方式释放:

1通过振动驰豫、热效应等耗散途径使体系能量衰减;

2通过非辐射的跃迁,耗散能量,比如内部转换、系间窜跃等形式,如S1→T1;

3通过辐射跃迁的荧光发光(S1→S0,S2→S0)和磷光发光(T1→S0)。

小分子OLED的原理是: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。第一层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,第二层是电致发光层,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重态激子,单重态激子辐射跃迁而发光。

其发光过程可以解释为: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,最后复合形成单重态激子,单重态激子辐射跃迁而发光。

小型单色OLED基本上都是三层结构。全色OLED显示器为多层结构,一般超过三层。

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