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1、OLED与QLED,有机电致发光显示：Organic electroluminescence，OEL 有机发光二极管：Organic Light Emitting Diode, OLED 量子点：Quantum Dot，QD 量子点发光二极管： Quantum Dot Light Emitting Diode， QLED,SONY 2008年展出了一台仅有3mm厚的OLED HDTV。尺寸为11英寸,OLED显示器,（一）概述,索尼公司发布了新的21英寸OLED电视原型（XEL - 2），分辨率达到1366x760，对比度高达1000000:1，整个电视机厚度只有1.4毫米。,台湾奇晶光电于2
2、008年开发出了一款厚度为0.9mm的25英寸的OLED液晶面板,索尼开发出了驱动元件采用氧化物半导体TFT（TOS(IGZO)TFT）的11.7英寸OLED面板，确保了OLED电视要求的10年以上的寿命,像素为960540。全白亮度为 200cd/m2 ，峰值亮度为600cd/m2以上。对比度为100万比1以上，色彩表现范围按NTSC规格比为100以上,台湾友达 14寸 19201080的全高清分辨率,索尼在CES 2010上展示了新的3D AMOLED电视原型。该电视显示器为24.5英寸,三星 40寸,三星展示0.05mm超薄OLED显示屏 （2008年）,分辨率为480 272， 对比度
3、为100,000:1， 亮度为200cd/m2。,柔性OTFT OLED显示屏参数 大小：4.1寸 分辨率：432 X 240像素 精细度：121PPI 显示颜色：1677万色 最高亮度：大于100流明 对比度：大于1000：1 厚度：80m 依附卷绕圆柱体半径：4mm,Sony,6英寸的AMOLED电子纸技术，在弯曲下仍能播放内容，该产品可重覆弯曲2500次之多。,台湾工研院,索尼OLED腕戴式投影电脑新概念产品,欧司朗光电半导体公司表示已经开发一个透明白光OLED。在1,000cd/m2亮度发光效率超过20流明每瓦,OLED照明,飞利浦公布两块OLED光源，尺寸为43.7x47.4mm和3
4、9.4x73.1mm，由一个外置驱动器驱动，驱动器上提供了开关和调光旋钮。OLED照明最大的特点就是薄，两块样品灯的厚度都只有1.8mm。提供1000cd/m2亮度，20lm/w能效，寿命为10000小时。,Panasonic于2009年推出OLED照明面板,Lumiotec于2月15日开始在其网站上受理OLED照明面板样品供货事宜。该公司称其2010年7月将以年4万片的规模开始生产，2013年将开始商业规模的量产供货。样品供货的是一片尺寸145mm145mm的OLED照明面板和由控制器和AC适配器组成的“设计样品套件”。价格为8万日元（不含税）。,英国Sumation TOPLESS展示白光
5、OLED台灯。台灯由五个OLED小组组成，每个厚度仅为0.7毫米,飞利浦推出透明显示器,主要内容,一、有机电致发光发展历史 二、有机电致发光器件的基本结构 三、OLED的发光机理 四、OLED材料 五、OLED制备工艺 六、OLED驱动 七、OLED寿命,一、有机电致发光发展历史,自然界中的有机物发光: 萤火虫、发光水母，生物体内化学反应发光。 1950s，法国Andre对沉积在纤维素上的吖啶材料上施加交流大电压，观察到电致发光现象。 1960年，纽约大学的Matin Pope等研究出可以和有机晶体实现欧姆接触的黑色注入电极。他们进一步描述了注入电子和空穴的电极的能级要求，即功函数范围，奠定了
6、OLED器件的电荷注入的理论基础。 1963年，Pope在真空条件下，在纯单晶蒽和掺杂并四苯的蒽晶体上，施加了400V的直流电压，观察到蓝色电荧光。 主要问题：有机晶体厚、载流子传输困难、有机材料存在针孔； OEL器件驱动电压高、发光效率低、易击穿。,萤火虫,发光水母,深海鮟鱇,有机电致发光发展历史小分子OLED,1987，柯达C. W. Tang(邓青云)，第一个真正意义上的OLED 真空热蒸发沉积的双层小分子有机非晶薄膜 芳香联胺，空穴传输层(HTL)，类似LED p区 8-羟基喹啉铝(Alq3)，具有相对较高的绿光荧光发光效率，电子传输层(ETL)兼发光层(EML) ，类似LED n区兼
7、i区 有机薄膜厚度降至几十nm，OLED驱动电压大大降低(10V) 绿光OEL器件效率提高近2个数量级 了全球OLED的大规模研发浪潮 逐步形成现有的小分子SM-OLED体系，成为现有OLED产业的主流技术。,有机电致发光发展历史聚合物OLED,1990年，剑桥Burroughes，聚合物OLED 以亚苯基乙烯撑（PPV），用旋涂方法制备聚合物电致发光器件。 制作出高效的绿光聚合物发光器件（Polymer Light Emitting Device，PLED），开辟了高分子 有机电致发光的新纪元。 相对SMOLED需要采用高成本的真空掩模蒸发技术，高分子材料可以采用旋转涂覆、喷墨打印等方法制备
8、，有望大大降低OLED的制作成本。,有机电致发光发展历史磷光OLED,以上所述的OLED器件，无论是SMOLED还是PLED，都属于荧光发光器件。 根据量子统计理论，荧光发射所需的单重态激子只占激子总数的1/4，所以荧光OLED器件的内量子效率不可能超过25%。 1998年，Forrest等基于自旋-轨道耦合相互作用，实现了基于磷光发光的OLED器件。如能综合利用荧光和磷光，OLED内量子效率在理论上可以达到100%。,有机电致发光的优势,主动发光无视角、响应速度问题 。(相对LCD) 全固态，使用方便。(CRT有真空腔，LCD有液态成分) 可在其它柔性材料基底制作，超轻超薄有望实现超便携的显
9、示器。(相对LED) 无机发光二极管不同发光层材料必须配合不同的外延技术，而有机分子加工性好，并可在任何基板上成膜； 很多有机的色料都具有很高效率的发光性质； 分子结构具有多样性和可塑性，通过设计其化学结构，可以改变有机材料的光电性质、热特性、机械性质等； 面光源,OLED属于载流子双注入型发光器件 发光机理：在外界电压驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生了发光现象。,二、有机电致发光器件的基本结构,OLED器件的结构设计应考虑：载流子的传输层和发光层之间的能带匹配、
10、厚度匹配、载流子注入平衡、折射率匹配等因素。 一般采用夹层式结构。阳极采用高功函数材料，阴极采用低功函数材料。,（1）单层器件,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。单层器件的发光层厚度通常在100nm。 优点：制备方法简单。 缺点：A.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，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，载流子的复合几率比较低，因而影响器件的发光效率。 用途： 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 单层器件结构在聚合物电致发光器件（PLED）中常见,单层EL器件结构图,（2）双层器件,（2）双层
11、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。 主要特点: 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，使注入的电子和空穴在发光层处发生复合。 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。,DL-A型双层EL器件结构图,
12、如果发光层材料具有空穴传输性质，就需要使用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。 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。,DL-B型双层EL器件结构图,（3）三层器件,由空穴传输层（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
13、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。,三层EL器件结构图,（4）多层器件,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.为提高器件的发光效率，使用了空穴阻挡层HBL。,1在外加电场的作用下载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入。 2载流子的迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。 3载流子的复合：电子和空穴复合产生激子。 4激子的迁移：激子在电场的作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子
14、从基态跃迁到激发态。 5电致发光：激发态能量通过辐射跃迁，产生光子，释放出能量。,三、有机电致发光过程,根据材料不同OLED可以分为两大类： (1) 高分子聚合物，分子量10000-100000，通常是导电共轭聚合物或半导体共轭聚合物，可用旋涂方法成膜，制作简单，成本低，但其纯度不易提高，在耐久性，亮度和颜色方面比小分子有机化合物差。 (2) 小分子有机化合物，分子量为500-2000，能用真空蒸镀方法成膜，按分子结构又分为两类: 有机小分子化合物和配合物。,四、OLED材料,用于电致发光的有机材料应具备以下特性： A高量子效率的荧光特性，荧光光谱主要分布400-700nm可见光区域。 B良好
15、的半导体特性，即具有高的导电率，能传导电子或空穴或两者兼有。 C好的成膜性，在几十纳米的薄层中不产生针孔。 D良好的热稳定性。 总体来说小分子材料器件的工艺较为成熟，有望近期进入产业化生产阶段，但小分子材料的开发仍然在继续，随着材料和工艺两方面的进步，小分子材料的器件性能会进一步提高。 聚合物作为很有前途的研究方向，不久以后也会进入产业化阶段，给OLED产业带来强有力的推进,1.有机发光材料,1) 有机小分子发光材料 （1） 红光材料 主要有：罗丹明类染料，DCM，DCT，DCJT，DCJTB，DCJTI和TPBD等 （2） 绿光材料 主要有：香豆素染料Coumarin6(Kodak公司第一个
16、采用)，奎丫啶酮（quinacridone, QA）（先锋公司专利），六苯并苯(Coronene)，苯胺类(naphthalimide). （3） 蓝光材料 主要有：N-芳香基苯并咪唑类；1，2，4-三唑衍生物（TAZ）（也是ETM材料）；1，3-4-噁二唑的衍生物OXD-（P-NMe2）（高亮度；1000cd/m2）;双芪类(Distyrylarylene);BPVBi(亮度可达6000cd/m2)。,2) 配合物发光材料 金属配合物介于有机与无机物之间，既有有机物的高荧光量子效率，又有无机物的高稳定性，被视为最有应用前景的一类发光材料。 常用金属离子有；Be2+ Zn2+ Al3+ Ca3+ In3+ Tb3+ Eu3+ Gd3+等 主要配合物发光材料有：8-羟基喹啉类，10-羟基苯并喹啉类，Schiff碱类，-羟基苯并噻唑（噁唑）类和羟基黄酮类等,2.阴极材料 为提高电子的注入效率，要求选用功函数尽可能低的材料做阴极，功函数越低，发光亮度越高，使用寿命越长。 A单层金属阴极 如Ag 、Al
