王振--有机发光显示技术

1. 什么是有机发光显示技术(5分，P4) ? 和LCD、PDP、LED相比， 简述OLEDs优 点。(15分，P16-17)

2. 简述有机电致发光器件的工作原理(10分 ，P41-47),器件结构及其分类？ (10分 ，P32-40)3. 简述影响OLEDs器件效率的因素(5分， P54),和 OLEDs器件的老化机制(15分 ，P55-58) 4. 有机薄膜的形态结构对器件性能的影响( 20分，P59-63)1

有机发光显示技术(OLED)王 振

§1 有机电致发光显示简介

§2 有机电致发光基本理论§3 有机电致发光材料

§1 有机电致发光显示简介有机电致发光显示：又称有机电致发光二极管或者有机发光显示( Organic Light Emitting Diodes,OLEDs) 20世纪中期，一种基于纳米技术和材料科学的新 型平板显示技术。

有机电致发光：指有机材料在电流或者电场的激发作用

下发光的现象。4

显示技术背景CRT(阴极射线管) PDP(等离子显示器) 发光型 FED(场发射显示器) LED(发光二极管)

显 示 器受光型

OLED(有机发光显示器)VFD(真空荧光显示器) LCD(液晶显示器) ECD(电致变色显示器)

平 板 显 示 器

有机电子学(Organic Electronics):研究有机材料的电子过程与有机材料光电子特性的科学

有机半导体材料与器件

有机发光显示器(OLED) 有机晶体管 有机太阳能电池 其它有机电子元器件，如：

有机激光器、有机存储器、有机传感器等

金属阴极 电子传输层

发光层空穴传输层 ITO hv 玻璃基板

有机电致发光现象的发展过程： 1963年，美国 New York大学的Pope等人以电解质

溶液为电极，在高达400 V直流电压，观察到了有机芳香族Anthracene(蒽)的很微弱的蓝色电致发

光。(世界上第一篇有关OLED的文献) 驱动电压太高，缺乏在显示器上的应用，一直未能 引起人们广泛关注而只是被用作有机分子的基础研 究。8

1987年，伊士曼柯达公司的C.W. Tang及Steve Van Slyke等人发明以真空蒸镀法制成多层式结构的的 OLED器件。器件的 工作电压低(~10 V)、亮度 高(~1000 cd/m2)、效率高(~1.51 lm/w)、寿命 长(>100 h)。

一种可商业化和性能优异的平板显示技术。 有机电致发光器件发展的里程碑

同年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Jeremy

Burroughes证明高分子有机聚合物也有电致发光效应。

1988年，日本Adachi等人报道了多层结构OLEDs,扩大材料的选择范围，提高器件的性能。 1990年英国剑桥大学的Friend等人成功的开发出以 涂布方式将多分子应用在OLED上，即Polymer(多 聚物，聚和物) LED,亦称PLED。将OLEDs扩展

到高分子聚物领域，成为OLEDs发展史上的又一个里程碑。 不但再次引发第二次研究热潮，更确立了OLED在 二十

一世纪产业中所占的重要地位10

1994年，Kido等人首次实现了白光OLEDs( WOLEDs),应用范围扩展到固态照明领域，开启 了WOLEDs的研究之路。

1998年，Baldo等人利用真空共蒸发方法，将高发光效率有机磷光染料掺入发光层中，制备了高效率

的小分子磷光OLEDs,实现了同时利用单线态激子和三线态激子发光，突破了传统有机荧光材料电致

发光效率的局限，将器件发光效率的上限提高了三倍。OLED技术进入一个崭新的时期。11

近年来有源OLED(TFT-OLED)成为 研究热点。OLED所用的TFT需采用多 晶硅技术，与LCD所用的TFT有很大差

别。OLED与低温多晶硅技术结合使得开发较大尺寸的显示屏成为可能

目前OLEDs的效率水平： 红：2008年，德国Leo等人报道的微腔器件，81 lm/W(100 cd/m2)。 绿：2011年，加拿大多伦多大学的Helander等人报

道最大发光功率效率为230 lm/W, 110 lm/W(10000 cd/m2)。

蓝： 2010年，Chopra等人采用染料掺杂混合主体, 59 lm/W(100 cd/m2 )。 白：2011年，日本松下电工有限公司报道最大发光 功率效率128 lm/W。13

LCD(液晶显示)

利用液晶分子在外电场作用下，分子排 列方向变化，使光(外光源)能够通过液晶 材料，从而显示信息的显示器。

和LCD、PDP、LED相比， OLEDs优点： 材料选择范围广：有机小分子/高分子聚合物 全固态主动发光：电流驱动下，有机材料发光。 高亮度(>1000 cd/m2)和高效率： 有机层薄， 导电层和发射层可以采用多层结构。 驱动电压低：3~12 V。

低功耗：LCD需要逆光系统，工作时会选择性地阻挡某些逆光区域，从而让图像显现出来，

OLED不需逆光系统，耗电量小于LCD。 高对比度16

宽视角(趋于1800):LCD工作时要阻挡光线，因 而在某些角度上存在天然的观测障碍。OLED自身能 够发光，所以视域范围也要宽很多。 快速响应(微秒量级)

柔性可弯曲：相较于LED或LCD的晶体层，OLED 的有机层更薄、更轻而且更富于柔韧性，可以制备在 柔性衬底上。 …

被认为是最有可能取代液晶显示器的显示技术。17

OLED的应用大概可以分为三个阶段：(1)1997-2001年，OLED的试验阶段 在这个阶段，OLED开始走出实验室，主要应用在 汽车音响面板，PDA手机上 但产量非常有限，产品规格也很少，均为无源驱动，

单色或区域彩色，很大程度上带有试验和试销性质。2001年全球销售额仅1.5亿美元

(2)2002-2005年： 成长阶段 这个阶段人们将能广泛接触到带有OLED的产品， 包括车载显示器，掌上电脑、手机、DVD、数码 相机、头盔用微显示器和家电产品。产品正式走 入市场，主要

是进入传统LCD、VFD等显示领域

仍以无源驱动、单色或多色显示、10英寸以下面 办为主，但有源驱动的、全彩色和10英寸以上面 板也开始投入使用。

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