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1、OLED显示技术 Organiclightemittingdevice 有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象 根据所使用有机电致发光材料的不同 可分为 小分子材料 高分子材料 稀土配合物 有机平板显示器具有以下特点 材料采用有机物 高分子 因而选择范围宽 可实现红到蓝任何颜色的显示 与其他平板显示技术 PDP FED 相比 具有驱动电压低的特点 发光亮度 效率高视角宽 响应速度快超薄 重量轻 全固化主动发光可制作在柔性衬底上 器件可弯曲工作温度范围宽成型加工简单 不受尺寸限制 可直接利用喷墨打印技术形成 全固态结构 可用于航天器 飞机 坦克等移动显示设备 有机电致发光和
2、有机半导体基本原理 无机晶体能带理论有机材料中 有机分子间通过较弱的vandewaals力相互作用形成固体 产生松散无定形结构 整个固体分子不再保持周期性排列的结构 电子不再作离域共有化运动 而是局域在分子上 不受其他分子势场的影响 不形成能带 单个分子的分子轨道理论 最高占有分子轨道HOMOHighestoccupiedmolecularorbital最低未占有分子轨道LUMO可类似于半导体中价带顶 导带底 禁带 失去电子能力强的分子称为 给体 得到电子能力强的分子称为 受体 和无机半导体类似 也有两种载流子 在没有外加电场情况下 空穴或电子在空间方向跳跃是随机的 在外加电场情况下 空穴顺着
3、电场方向跳跃的几率高 电子逆着电场方向跳跃的几率高 统计上形成定向移动 有机分子组成的体系 尽管分子之间通过较弱的V氏力形成固体 但这相互作用足够使得分子之间相同的分子轨道存在一定的能量差 如果将固体中相同的分子轨道处于的能量按它们在固体中的数目做成函数关系 就可得到有机固体的能态密度分布 有文献报道 有机固体中的能态密度呈高斯分布 和无机半导体中类似 通过有机半导体中掺杂 实现N型或P型有机半导体 来改变器件的发光颜色 增强器件的稳定性 提高器件发光效率等 OLED的结构及工作原理 高效OLED通常有一个基本两层结构 空穴传输层 电子传输层 能级不匹配 在界面产生势垒 电子和空穴集中在界面处
4、 在此复合几率最大 在两层界面处引入起荧光中心作用的物质 可以对发光中心进行有序的优化 如此可形成一层很薄的发光层 三明治结构 双层结构之OLED透明电极 ITO 阳极 有机空穴传输层有机发光层有机电子传输层金属背电极 阴极 OLED的发光过程由以下四个步骤完成载流子注入 电子和空穴分别从阴极和阳极注入载流子迁移 电子和空穴分别通过电子传输层 ETL 和空穴传输层 HTL 向发光层迁移激子形成 电子和空穴在发光层相遇 形成激子发光 激子退激发辐射出光子的过程 研究载流子传输过程有许多重要意义 增强材料对电子 空穴的传输效果 降低器件工作电压 增加器件内载流子密度 能增加形成激子的概率 提高器件
5、的亮度 调整电子 空穴传输的平衡 避免或减少因器件中一种载流子数量过剩导致载流子通过器件内部传输到与注入电极相对的另一个电极而形成的漏电流 从而提高器件的效率 两种能量转移的方式当跳跃着的电子和空穴所在的分子相互很近 或者电子和空穴处于同一个分子上时 由于电子和空穴库仑相互作用 使得两者束缚在一起形成能量较低的 激子 激子能量可以以辐射复合或非辐射复合形成退激发 也可以将能量以光的发射 再吸收的形式转移给别的激子 称为F rster能量转移 这种能量转移以 虚光子 发射和再吸收为中介 主要由于给体和受体之间存在的耦极相互作用 且强烈依赖于给体和受体分子之间距离 可达几十埃 而且给体退激发和受体
6、被激发是同时发生的 其发生几率正比于给体分子荧光光谱和受体分子吸收光谱交叠程度 另一种激子转移能量的方式称为Dexter能量转移 是直接将电子或空穴转移到另外的分子上形成新的激子的同时完成能量转移 传递 它是以载流子直接交换的方式传递能量 只有处于激发态的分子和另外一个处于基态的分子离得很近以至于电子云出现彼此交叠的时候 分子间间距最多只能到几个埃 发生这种能量转移的速率也正比于给体分子发光光谱和受体分子的吸收光谱的交叠程度 表格 OLED驱动方式 按驱动电压极性可分为直流驱动和交流驱动正向直流驱动 电子和空穴传输方向不变 多余载流子或积累在界面上 或越过势垒进入电极 漏电流 交流驱动 负半周
7、将多余的电子 空穴消耗掉 朝相反方向运动 最终有利于提高复合效率 多色有机发光 实现全彩色显示的方式 RGB三色各点分别采用三色发光材料独立发光 蓝色显示作为色变换层 使一部分转变为红色和绿色 从而形成RGB三色 使用白色OLED为背光 采用类似LCD所用的彩色滤光片 来达到全彩色效果 存在问题 尽管世界上众多国家和地区的研究机构和公司投入巨资致力于有机平板显示的研究与开发 R D 但其产业化进程远低于人们预料 其原因 从科学上讲 还有许多重大关键问题没有解决 材料结构与发光性能 载流子传输特性 电子能态与发光行为之间关系是调控材料发光颜色 载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据 材料器件退化机制 结构性能关系 界面物理 是提高器件性能 提高稳定性和使用寿命的理论和实验基础 CSTN屏和OLED屏比较 THEENDThankyou
