第10章-有机发光显示原理要点课件

第10章 有机发光显示原理主讲人：王丽娟长春工业大学2013年02月10日平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社本章主要内容10.1 有机发光显示特点10.2 有机材料的半导体性质10.3 有机发光二极管的发光原理10.4 有机发光二极管的器件结构10.5 有机小分子发光二级管10.6 聚合物发光二极管10.1有机发光显示的特点 材料广泛，有机材料按照材料的结构和分子量的大小，可以分为有机小分子和高分子，每种材料种类繁多；能耗低、成本低，不需要背光源、制作工艺简单；厚度薄、重量轻，在衬底上制作发光材料的薄膜型自发光器件；响应速度快，更适合视频播放及动画游戏；可以实现柔性显示，成膜温度低，可制作在柔性衬底上。OLED一出现被认为是一类先进的平板显示技术。10.2 有机材料的半导体性质 无机半导体禁带宽度原子1原子2原子3禁带禁带满带价带价带导带导带禁带半满带导体半导体绝缘体能量u能带理论：晶体中的电子在整个晶体的周期性势场内作共有化运动，原本能量相同的能级分裂成很多个准连续的能级，构成了能带。u有价带和导带，二者之间为禁带。LUMOHOMO能态密度空间位置分子轨道能量分子轨道能量LUMOHOMO分子轨道10.2 有机材料的半导体性质 u在有机分子组成的体系中，多个原子组成一个分子，分子之间是通过较弱的范德华力作用而形成的固体。u组成有机体系的众多分子形成了多个分子轨道。u有机材料有两种特殊的分子轨道，HOMO和LUMO。跳跃式导电10.2 有机材料的半导体性质 HOMO能 级失去的电子跳跃前跳跃后LUMO能级得到的电子跳跃前跳跃后有机材料中分子与分子之间传递是一种跳跃式传输的方式。10.2 有机材料的半导体性质 键键上的电子在整个能级做共有化运动共有化运动。跳跳跳跳 跃跃跃跃离域电子e-键电极e-LOMO10.3 有机发光二极管的发光原理荧光和磷光S0是基态，HOMO能级；S1是单重激发态，LUMO能级；S2是单重激发态；T1三重激发态；T2三重激发态；吸收；内转换；系间跨越；荧光；磷光；再吸收 磷光S0 S2 S1 T1T2荧光10.3 有机发光二极管的发光原理能量转移能量转移是有机发光二极管重要的发光机制之一。注入的电子和空穴形成激子后，除了直接复合发光外，激子复合还可以将能量转移给其他有机分子。主体材料客体材料.辐射能量转移.Frster能量转移.Dexter能量转移 10.3 有机发光二极管的发光原理LED的发光过程pn结的正向注入；载流子的迁移率高；自由载流子复合发光；q(VD-V)pnLnLpEFnEFpEFnEFppn+扩散区势垒区中性区中性区pn+内建电场空间电荷区qVDpnEcEFEv1210.3 有机发光二极管的发光原理势垒势垒阳极阴极空穴传输层发光层兼电子传输层（a）势垒势垒阳极阴极空穴传输层发光层兼电子传输层+界面（b）+（c）激子+（d）发光载流子注入载流子传输激子形成复合发光 OLED的电致发光阴极ITO玻璃衬底发光材料阴极ITO玻璃衬底空穴传输层电子传输层发光层 +阴极ITO玻璃衬底发光层空穴传输层电子传输层 +单层器件 双层器件结构 阴极ITO玻璃衬底空穴传输层电子传输层发光层 +三层有机发光器件 10.4 有机发光二极管的器件结构有机发光二极管器件属于夹层式结构，发光材料夹在两侧的电极内。阳极材料一般使用ITO作透明电极，上面用蒸镀法或者旋涂法制备单层或者多层有机薄膜。再制作功函数低的金属作为阴极。有机薄膜辐射的光经由透明电极一侧射出，可以获得面发光。按照有机薄膜的功能，可以分为单层、双层、三层、多层及堆叠结构的器件。10.6 聚合物电致发光器件的工作原理+-+-电子和空穴处于相同的分子链uPLED的发光原理是从阴极和阳极注入的电子和空穴，在电场作用下沿聚合物分子链相向运动。当电子和空穴相遇时，受到库仑力的作用相互吸引。处于同一分子链时，电子和空穴形成激子，激子复合时发射光。u处于相邻分子链时，形成电子-空穴对，电子-空穴对的束缚能比激子的束缚能低，比较容易分离形成自由的电子和空穴，也可以发生电子或者空穴的分子链间的跳跃转换成激子。-+-+电子和空穴分别处于相邻的分子链 10.6 聚合物发光二极管的结构玻璃基板绿光蓝光红光SiO2ITO阳极PEDOT/PPSTFT绿光聚合物蓝光聚合物红光聚合物聚合物阻隔层阴极SiNx日本的Seiko-Epson公司用喷墨打印方法制备的PLED器件PEDOT作为空穴传输层红、绿、蓝三种颜色的聚合物材料作为发光层打印精度在为1m左右10.6 聚合物发光二极管的结构有机发光显示是一种主动发光显示器有机材料有LUMO和HOMO轨道发光过程可以概括为载流子注入、载流子传输、激子形成和复合发光四个过程有机发光二级管属于夹层式结构有机发光二极管分为小分子OLED和聚合物PLED本章小结有机发光显示器是采用有机材料制成的电致发光显示器。由于具有驱动电压低、发光亮度高、响应速度快、对比度高、厚度薄、成本低、可以制作成大尺寸、柔性显示等优点，很有可能成为新一代显示的主流。本章通过有机和无机对比的方式，介绍有机发光显示的材料、发光原理和器件结构。