1、第一节第一节 电致发光显示器（电致发光显示器（ELDELD）一、全固态的电致发光显示器一、全固态的电致发光显示器二、电致发光的分类二、电致发光的分类三、无机薄膜电致发光（器件结构及工作原理）三、无机薄膜电致发光（器件结构及工作原理）四、电致发光元件的各种构成材料四、电致发光元件的各种构成材料五、五、ELD的用途的用途六、六、TFEL器件最新进展器件最新进展七、七、 无机无机TFEL研究的一般方法研究的一般方法 1 1、电致发光的发展历程：、电致发光的发展历程： 19361936年，年，法国的法国的Destriau Destriau 发现发现ZnSZnS的电致发光现象。的电致发光现象。 1950
2、1950年，年，发明透明导电膜，开发成功分散型发明透明导电膜，开发成功分散型ELEL（第一代（第一代ELEL） 19681968年，年，分散型分散型ELEL元件可以实现直流驱动；薄膜型元件可以实现直流驱动；薄膜型ELEL可实现高亮可实现高亮度。（第二代度。（第二代ELEL）。）。 19741974年年，通过实验证实了二层绝缘膜结构的薄膜型，通过实验证实了二层绝缘膜结构的薄膜型ELEL元件可用于元件可用于电视画面显示的可能性。电视画面显示的可能性。 19831983年，年，日本开始薄膜日本开始薄膜ELDELD的批量生产。的批量生产。 目前，夏普等公司生产橙红色发光的目前，夏普等公司生产橙红色发光
3、的ELDELD；国内有许多公司在生产国内有许多公司在生产ELEL器件器件 一、全固态的电致发光显示器一、全固态的电致发光显示器 （1 1）第一阶段：）第一阶段：ZnS:MnZnS:Mn（橙黄色）单色显示器的商品化；（橙黄色）单色显示器的商品化； （2 2）第二阶段：二色（红、绿）、三色（红、绿、蓝）、多色）第二阶段：二色（红、绿）、三色（红、绿、蓝）、多色显示器的商品化；显示器的商品化； （3 3）第三阶段：全色显示器的商品化。）第三阶段：全色显示器的商品化。 2 2、电致发光显示的特征：、电致发光显示的特征： （1 1）图象显示质量高；）图象显示质量高； （2 2）受温度变化的影响小；）受温
4、度变化的影响小； （3 3）是目前唯一的全固体显示元件；）是目前唯一的全固体显示元件； （4 4）有小功耗、薄型、质轻等特点。）有小功耗、薄型、质轻等特点。 分散型分散型EL EL 交流驱动型（商品阶段）交流驱动型（商品阶段） 直流驱动型（开发阶段）直流驱动型（开发阶段） 薄膜型薄膜型EL EL 交流驱动型交流驱动型 非存储型（商品阶段）非存储型（商品阶段） 存储型（研究阶段）存储型（研究阶段） 直流型（研究阶段）直流型（研究阶段） 有机电致发光（有机电致发光（OEL) OEL) ( (商品化阶段商品化阶段) )发光层、电子传输层、发光层、电子传输层、空穴传输层构成。在低压下可以获得高亮度发光
5、，有可能实现蓝空穴传输层构成。在低压下可以获得高亮度发光，有可能实现蓝色发光。有机电致发光属于注入型色发光。有机电致发光属于注入型ELEL，更类似于，更类似于LEDLED。二、电致发光的分类二、电致发光的分类1 1、TFELTFEL器件的结构器件的结构三、无机薄膜电致发光（器件结构及工作原理）三、无机薄膜电致发光（器件结构及工作原理） 2 2、TFELTFEL器件的工作原理（器件的工作原理（碰撞激发碰撞激发） （1 1）在电场作用下，发光层与绝缘层界面能级处束缚的电子遂在电场作用下，发光层与绝缘层界面能级处束缚的电子遂穿发射至发光层；穿发射至发光层； （2 2）同时，发光层中杂质和缺陷也电离一
6、部分电子，这些电子同时，发光层中杂质和缺陷也电离一部分电子，这些电子在电场作用下被加速在电场作用下被加速; ; （3 3）当其能量增到足够大时，碰撞激发发光中心，从而实现发当其能量增到足够大时，碰撞激发发光中心，从而实现发光光; ; （4 4）电子在穿过发光层后，被另一侧的界面俘获。电子在穿过发光层后，被另一侧的界面俘获。 薄膜电致发光器件一般采用交流驱动，在交流驱动情况下，薄膜电致发光器件一般采用交流驱动，在交流驱动情况下，当外加电压反转时，上述当外加电压反转时，上述4 4个过程重复进行，实现连续发光。个过程重复进行，实现连续发光。 基板基板透 明透 明电极电极第第一一绝绝缘缘层层发光层发光
7、层第第二二绝绝缘缘层层介介电电体体层层背背面面电电极极是 否是 否实 用实 用化化应 用应 用情况情况分 散 型分 散 型交 流 电交 流 电致发光致发光玻 璃玻 璃或 柔或 柔性 塑性 塑料板料板ITOITO膜膜ZnS:Cu,ClZnS:Cu,Cl（蓝（蓝绿）绿）ZnS:Cu.Al(ZnS:Cu.Al(绿绿) )ZnS:Cu,Cl,MnZnS:Cu,Cl,Mn（黄（黄色）色）有有ALAL商 品商 品化 阶化 阶段段液 晶液 晶背 光背 光源源分 散 型分 散 型直 流 电直 流 电致发光致发光玻 璃玻 璃基板基板ITOITO膜膜ZnS:Cu,MnZnS:Cu,Mn（黄），（黄），ZnS:Tm
8、ZnS:Tm3+3+( (蓝蓝) )ZnS:TbZnS:Tb3+3+,Er,Er3+3+( (绿绿) )ZnS:NdZnS:Nd3+3+,Sm,Sm3+3+( (红红) )AlAl开 发开 发阶段阶段薄 膜 型薄 膜 型交 流 电交 流 电致发光致发光玻 璃玻 璃基板基板ITOITO膜膜有有ZnS:MnZnS:Mn薄薄膜膜有有AlAl商品化商品化阶段阶段精细精细矩阵矩阵显示显示薄 膜 型薄 膜 型直 流 电直 流 电致发光致发光玻 璃玻 璃基板基板ITOITO膜膜ZnS:MnZnS:Mn薄薄膜膜AlAl研 究研 究阶段阶段有机有机电致电致发光发光玻璃玻璃或柔或柔性塑性塑料板料板ITOITO膜膜
9、空空穴穴输输运运层层有 机 薄 膜有 机 薄 膜（AlqAlq3 3）电电子子输输运运层层M gM gAgAg商 品商 品化化手机、手机、显示显示器等器等 四、电致发光元件的各种构成材料四、电致发光元件的各种构成材料 1 1、基板材料、基板材料一般采用玻璃一般采用玻璃 （1 1）在可见光区域透明，热膨胀系数与积层材料一致）在可见光区域透明，热膨胀系数与积层材料一致 （2 2）能承受）能承受ELEL的退火温度（的退火温度（500500600600） （3 3）碱金属离子含量尽量低，确保元件的长期可靠性。）碱金属离子含量尽量低，确保元件的长期可靠性。 2 2、发光层材料、发光层材料 （1 1）薄膜
10、型）薄膜型ELEL的发光材料：选择合适的发光中心；能的发光材料：选择合适的发光中心；能承受承受10105 5V/cmV/cm左右的强电场。左右的强电场。 母体母体：ZnSZnS、CaSCaS、SrSSrS等半导体材料。等半导体材料。 发光中心：发光中心：采用属于定域能级的元素，除采用属于定域能级的元素，除MnMn外，还有许外，还有许多稀土元素。多稀土元素。 红色：红色：CaS:EuCaS:Eu，ZnS:Sm,FZnS:Sm,F，附加彩色滤光器的，附加彩色滤光器的SrS:Ce SrS:Ce ； 绿色：绿色：ZnS:Tb,FZnS:Tb,F； 蓝色：蓝色：CaGaCaGa2 2S:CeS:Ce或附
11、加彩色滤光器的或附加彩色滤光器的SrS:CeSrS:Ce （2 2）分散型交流）分散型交流ELEL发光层材料发光层材料：主要采用与薄膜型相：主要采用与薄膜型相同的同的ZnSZnS，选择合适的发光中心。，选择合适的发光中心。 发光层的形成方法：发光层的形成方法： 物理气相沉积（物理气相沉积（PVDPVD）电子束蒸发（电子束蒸发（EBEB）和多源蒸和多源蒸发（发（MSDMSD）以及溅射镀膜等）以及溅射镀膜等 化学气相沉积（化学气相沉积（CVDCVD）原子层外延（原子层外延（ALEALE）有机金属有机金属气相沉积（气相沉积（MOCVDMOCVD），氢化物输送减压法（），氢化物输送减压法（HTHTCV
12、DCVD） 3 3、电极材料、电极材料 透明电极（透明电极（ITOITO，CdSnOCdSnO3 3，ZnOZnO）; ;背电极背电极AlAl。 EBEB蒸发、电阻加热蒸发、溅射镀膜等物理方法；喷涂法、蒸发、电阻加热蒸发、溅射镀膜等物理方法；喷涂法、CVDCVD等化学方法。等化学方法。 目前：目前：溅射镀膜法，特别是磁控溅射用的最多。溅射镀膜法，特别是磁控溅射用的最多。 4 4、绝缘层材料、绝缘层材料 绝缘耐压（使绝缘破坏的电场强度）高，针孔等缺陷少，绝缘耐压（使绝缘破坏的电场强度）高，针孔等缺陷少，与发光层附着牢固。与发光层附着牢固。 （1 1）非晶态氧化物或氮化物：）非晶态氧化物或氮化物：
13、（Y Y2 2O O3 3，AlAl2 2O O3 3，TaTa2 2O O5 5，SiOSiO2 2，SiSi3 3N N4 4） （2 2）铁电体：）铁电体：BaTiOBaTiO3 3，PbTiOPbTiO3 3 溅射镀膜法是主要成膜方式。溅射镀膜法是主要成膜方式。 一般一般采用电子束蒸发等真空镀膜法；采用电子束蒸发等真空镀膜法； 难于难于真空蒸发的材料采用溅射镀膜法；真空蒸发的材料采用溅射镀膜法； 对均匀性对均匀性要求高的采用原子层外延法。要求高的采用原子层外延法。 电子束蒸发等真空镀膜法电子束蒸发等真空镀膜法 电子蒸发设备的核心是偏转电子枪，偏转电子枪是利用电子蒸发设备的核心是偏转电子
14、枪，偏转电子枪是利用具有一定速度的带点粒子在均匀磁场中受力做圆周运动这一原理具有一定速度的带点粒子在均匀磁场中受力做圆周运动这一原理设计而成的。其结构由两部分组成：一是电子枪用来射高速运动设计而成的。其结构由两部分组成：一是电子枪用来射高速运动的电子；二是使电子做圆周运动的均匀磁场。的电子；二是使电子做圆周运动的均匀磁场。 电子束蒸发对源材料的要求电子束蒸发对源材料的要求熔点要高熔点要高饱和蒸汽压要低饱和蒸汽压要低 化学性能要稳定化学性能要稳定蒸发材料对加热材料的蒸发材料对加热材料的“湿润性湿润性” 离子溅射镀膜法离子溅射镀膜法 在低真空在低真空(0.1(0.10.01 0.01 乇乇) )状
15、态下，在阳极与阴状态下，在阳极与阴极两个电极之间加上几百至上千伏的直流电压时，电极极两个电极之间加上几百至上千伏的直流电压时，电极之间会产生辉光放电。在放电的过程中，气体分子被电之间会产生辉光放电。在放电的过程中，气体分子被电离成带正电的阳离子和带负电的电子，并在电场的作用离成带正电的阳离子和带负电的电子，并在电场的作用下，阳离子被加速跑向阴极，而电子被加速跑向阳极。下，阳离子被加速跑向阴极，而电子被加速跑向阳极。如果阴极用金属作为电极如果阴极用金属作为电极( (常称靶极常称靶极) )，那么在阳离子冲，那么在阳离子冲击其表面时，就会将其表面的金属粒子打出，这种现象击其表面时，就会将其表面的金属
16、粒子打出，这种现象称为称为溅射溅射。 此时被溅射的金属粒子是中性，即不受电场的作用，而此时被溅射的金属粒子是中性，即不受电场的作用，而靠重力作用下落。如果将样品置于下面，被溅射的金属靠重力作用下落。如果将样品置于下面，被溅射的金属粒子就会落到样品表面，形成一层金属膜，用这种方法粒子就会落到样品表面，形成一层金属膜，用这种方法给样品表面镀膜，称为给样品表面镀膜，称为离子溅射镀膜法。离子溅射镀膜法。 特点：特点： 1. 1. 低电压冷溅射低电压冷溅射 2. 2. 全自动操作，可控制独立的真空泵全自动操作，可控制独立的真空泵 3. 3. 可预设沉积厚度，均匀厚度沉积，全自动控制，膜可预设沉积厚度，均
17、匀厚度沉积，全自动控制，膜厚度重复性好厚度重复性好 、数字及符号显示、数字及符号显示 、图形显示、图形显示薄膜电致发光显示器的结构图薄膜电致发光显示器的结构图五、五、ELDELD的用途的用途 、彩色显示、彩色显示 （1 1）ELEL积层型积层型，将多色发光层简单的堆积；，将多色发光层简单的堆积； （2 2）ELEL平面布置型平面布置型，利用光刻工艺将三基色发光层在平面上布，利用光刻工艺将三基色发光层在平面上布置；置； （3 3）白色白色ELEL与彩色滤光器积层型与彩色滤光器积层型，使发光波长广布于可见光范，使发光波长广布于可见光范围内的白色发光层与彩色滤光器相沉积。围内的白色发光层与彩色滤光器
18、相沉积。 （4 4）二层基板型二层基板型，是积层型与平面布置型相组合。，是积层型与平面布置型相组合。 目前目前，ELEL平面布置型在制作、结构、驱动电路等方面容易实现；平面布置型在制作、结构、驱动电路等方面容易实现；对白色发光层与彩色滤光器沉积的研制更多些。对白色发光层与彩色滤光器沉积的研制更多些。 4 4、LCDLCD背照光源背照光源 夹层结构中的绝缘层被一系列的电子加速层所代替，夹层结构中的绝缘层被一系列的电子加速层所代替，就是我们所说的分层优化结构。就是我们所说的分层优化结构。 在这种结构中，从电极处发射的电子，在这些加速在这种结构中，从电极处发射的电子，在这些加速层中被多次加速，获得了
19、足够高的能量，然后进入发光层中被多次加速，获得了足够高的能量，然后进入发光层，碰撞激发发光中心，实现发光。这种加速过程和发层，碰撞激发发光中心，实现发光。这种加速过程和发光过程的分离，使我们能够独立地对各层进行分层优化。光过程的分离，使我们能够独立地对各层进行分层优化。这无论是对电子能量、发光亮度，还是发光效率的提高这无论是对电子能量、发光亮度，还是发光效率的提高都具有重要意义。都具有重要意义。六、六、TFELTFEL器件最新进展器件最新进展 1 1 薄膜的制备薄膜的制备 2 2 器件性能的测量器件性能的测量 一般说来，我们做成的器件都需要对其器件性能一般说来，我们做成的器件都需要对其器件性能
20、进行检测。这些性能可以通过激发光谱、发射光谱、吸进行检测。这些性能可以通过激发光谱、发射光谱、吸收光谱、亮度电压曲线、传导电流等反映出来，它们分收光谱、亮度电压曲线、传导电流等反映出来，它们分别反映了器件不同方面的性能。别反映了器件不同方面的性能。 3 3 结构和成份分析结构和成份分析七七 无机无机TFELTFEL研究的一般方法研究的一般方法第二节第二节 有机电致发光有机电致发光一、一、OLEDOLED发展历程发展历程二、二、OLEDOLED的分类的分类三、小分子三、小分子OLEDOLED的结构、原理与材料的结构、原理与材料四、四、PELPEL结构、机理、材料结构、机理、材料五、五、OLEDO
21、LED的一般研究方法的一般研究方法六彩色显示板的方法六彩色显示板的方法七、影响器件失效和寿命的因素和解决方法七、影响器件失效和寿命的因素和解决方法八、八、 OLEDOLED的发展现状及存在的主要问题应用和前景的发展现状及存在的主要问题应用和前景19361936年，年，DestriauDestriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜，得到最早的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。电致发光器件。2020 世纪世纪5050年代，年代，人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索，人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索，A.A. BernanoseBernanose
22、等人在蒽单晶片的两侧加上等人在蒽单晶片的两侧加上400V400V的直流电压观测到发光现象，的直流电压观测到发光现象，单晶厚单晶厚10mm10mm20mm20mm，所以驱动电压较高。，所以驱动电压较高。19631963年，年，M.M. PopePope等人也获得了蒽单晶的电致发光。等人也获得了蒽单晶的电致发光。7070年代，年代，宾夕法尼亚大学的宾夕法尼亚大学的HeegerHeeger探索了合成金属。探索了合成金属。19871987年，年，KodakKodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压（公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压（10V1000cd/m1000cd/m2
23、2）OLEDOLED器件（器件（AlqAlq作为发光层）。作为发光层）。19901990年年，BurroughesBurroughes及其合作者研究成功第一个高分子及其合作者研究成功第一个高分子ELEL（PLEDPLED）(PPV(PPV作为作为发光层发光层) )，更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。，更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。一、一、OLED发展历程发展历程19971997年，年，单色有机电致发光显示器件首先在日本产品化，单色有机电致发光显示器件首先在日本产品化，19991999年，年，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日本先锋公司率
24、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，致发光显示器面板，并开始量产，同年同年9 9月，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。上市。近年来近年来，OELOEL的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，已有的突破性进展，并引起产业界的高度重视，在世界范围内，已有9090多家公司在开发多家公司在开发OELOEL，而且每个月都有新公司加入。，而且每个月都有新公司加入。国内公司有国内公司有：京东方科技集团股份有限公司、维信诺公司（南风化工集团股：京东方科技集团股份有限公司
25、、维信诺公司（南风化工集团股份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等在北份有限公司是清华大学企业集团、清华创业投资公司、咸阳彩虹集团等在北京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建立京注册成立维信诺科技有限公司）、清华大学与彩虹集团合作已在建立1 1条小条小试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有关公司合作试实验线、廊坊市锡丰化工有限公司、上海大学、吉林大学与有关公司合作开发的谈判也在积极进行之中等。开发的谈判也在积极进行之中等。这一切都表明，这一切都表明，OLEDOLED技术正在逐步实用化，显示技术又将面临新的革命。技术正在逐步实用化，
26、显示技术又将面临新的革命。一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLEDOLED，典型的小分子发光材，典型的小分子发光材料为料为AlqAlq3 3（3-3-羟基喹啉铝）；羟基喹啉铝）；另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基另一种是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLEDOLED，简称为，简称为PLEDPLED，典型的高，典型的高分子发光材料为分子发光材料为PPVPPV。二器件分类二器件分类 三、小分子三、小分子OLEDOLED的结构、原理与材料的结构、原理与材料1 1、结构、结构2 2、发光原理、发光原理3 3、小分子、小分子OLEDOLED材料
27、材料1 1、结构、结构 RGBRGB和白色和白色ELEL器件的结构为：器件的结构为： 器件器件R R: ITO/CuPc/NPB/Alq3: ITO/CuPc/NPB/Alq3:DCJTBDCJTB/MgAg/MgAg 器件器件G G: ITO/CuPc/NPB/Alq3: ITO/CuPc/NPB/Alq3:QAQA/MgAg/MgAg 器件器件B B: : ITOITO/CuPc/NPB/CuPc/NPB/DPVBi:PeryleneDPVBi:Perylene/Alq3/MgAg/Alq3/MgAg 器件器件W: W: ITOITO/CuPc/NPB/CuPc/NPB/DPVBi:DCJ
28、TBDPVBi:DCJTB/Alq3/MgAg/Alq3/MgAg能带理论模型：能带理论模型：相对晶体固体的能带模型来说：相对晶体固体的能带模型来说：价带顶价带顶 HOMO HOMO （分子（分子最高占据分子轨道最高占据分子轨道 ）导带底导带底 LUMOLUMO（分子最低未占据轨道（分子最低未占据轨道 ） 带隙带隙EgEg是是HOMOHOMO与与LUMOLUMO之间的宽度，离化能之间的宽度，离化能 IpIp是真空能级与是真空能级与HOMOHOMO之间的能量差之间的能量差, , 电子亲和势电子亲和势EaEa是真空能级与是真空能级与LUMOLUMO之间的能量差之间的能量差2 2、发光原理、发光原理
29、发光机理发光机理 载流子的注入：载流子的注入：电子和空穴分别从阴极和阳极注入夹在电极间的有机功能薄电子和空穴分别从阴极和阳极注入夹在电极间的有机功能薄膜层；膜层；载流子的迁移：载流子的迁移：载流子分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移；载流子分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移；激子的形成和扩散激子的形成和扩散：电子和空穴在发光层中相遇，形成激子，激子复合并将：电子和空穴在发光层中相遇，形成激子，激子复合并将能量传递给发光材料，使其从基态能级跃迁为激发态；能量传递给发光材料，使其从基态能级跃迁为激发态；发光：发光：激发态能量通过辐射驰豫过程产生光子，释放出光能。激发态能量通过辐射驰豫过程
30、产生光子，释放出光能。阳极HTLEMLETL阴极LUMOHOMO 三层结构的三层结构的OLEDOLED的能带图的能带图当器件加正向偏压时当器件加正向偏压时, ,电电子和空穴分别从阴极和阳子和空穴分别从阴极和阳极注入到有机材料中极注入到有机材料中, ,外场外场的作用使它们迁移至发光的作用使它们迁移至发光层层 电子和空穴在发光层相电子和空穴在发光层相遇后遇后, ,由于库仑作用形成暂由于库仑作用形成暂态激子态激子, ,处于不稳定态处于不稳定态. .其其中大部分发生复合中大部分发生复合, ,电子落电子落入空穴入空穴, ,释放出能量释放出能量 发光材料原子的最外层发光材料原子的最外层电子吸收这些能量后将
31、处电子吸收这些能量后将处于激发态于激发态, ,当激发态的电子当激发态的电子跃迁回基态时辐射出光子跃迁回基态时辐射出光子, ,释放出光能释放出光能Name:电子And I am:空穴（1 1）、空穴传输材料）、空穴传输材料传输空穴的空穴传输材料应该具备以下条件：传输空穴的空穴传输材料应该具备以下条件： 具有良好的空穴传输特性；具有良好的空穴传输特性； 具有较低的具有较低的IpIp（离化势），易于由阳极注入空穴；（离化势），易于由阳极注入空穴； 激发能量高于发光层的激发能量；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；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
32、，热稳定性好，可以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。用真空蒸发法形成致密的薄膜，不易结晶。空穴传输材料主要是芳香胺类。空穴传输材料主要是芳香胺类。目前最常用的小分子空穴传输材料目前最常用的小分子空穴传输材料TPDTPD和和-NPB-NPB3 3、小分子、小分子OLEDOLED材料材料TPDNNCH3H3CNNN PDNCH3NNNCHCH3MTDATA3NN芳二胺NNMeOCH3CH3CH3吡唑啉类化合物吡唑啉类化合物 NNOCH3（2 2）、电子传输材料）、电子传输材料传输电子的电子传输材料应满足以下要求：传输电子的电子传输材料应满足以
33、下要求：（1 1）具有良好的电子传输特性；）具有良好的电子传输特性；（2 2）具有较低的）具有较低的EaEa（电子亲和势），易于由阴极注入电子；（电子亲和势），易于由阴极注入电子；（3 3）激发能量高于发光层的激发能量；）激发能量高于发光层的激发能量；（4 4）不能与发光层形成激基复合物；）不能与发光层形成激基复合物；（5 5）成膜性和化学稳定性良好，不易结晶。）成膜性和化学稳定性良好，不易结晶。目前最常使用的电子传输材料是目前最常使用的电子传输材料是OXD-7OXD-7和许多有机金属螯合和许多有机金属螯合物如物如AlqAlq3 3 ButNNOButNNOOXD7NOAlONONAlq3噁二
34、唑衍生物噁二唑衍生物DPVBiNNOOBeBeq2苯乙烯类衍生物苯乙烯类衍生物NNOButPBDButNNNTAZONSO香豆素衍生物香豆素化合物三唑化合物（3 3）、发光材料分类：）、发光材料分类：用于用于OELDOELD的发光材料首先要满足以下五点要求：的发光材料首先要满足以下五点要求： 具有高效率的固态荧光，无明显的浓度淬灭现象具有高效率的固态荧光，无明显的浓度淬灭现象 具有良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载流子传输具有良好的化学稳定性和热稳定性，不与电极和载流子传输材料发生反应；材料发生反应； 易形成致密的非晶态薄膜且不易结晶；易形成致密的非晶态薄膜且不易结晶； 具有适当的发光波
35、长；具有适当的发光波长； 具有一定的载流子传输能力。具有一定的载流子传输能力。按材料的分子结构特性分类：按材料的分子结构特性分类：A A、有机小分子荧光染料、有机小分子荧光染料ElEl材料材料ONSO香豆素衍生物香豆素衍生物OCNCNNDCJ O N C H 3 C H 3 CN NC C H 3 DCM OSNNOCoumarin6晕 苯 （ C oronene）NNMeOPyrazolineDPVBiPeryleneNC H3NCH3OOOO Perylene苝二酸酐衍生物苝二酸酐衍生物另外一些有机小分子荧光染料另外一些有机小分子荧光染料NHNHoOQuinacridoneRubrene稠
36、环芳烃类衍生物稠环芳烃类衍生物配体微扰金属离子发光的配合物发光材料配体微扰金属离子发光的配合物发光材料A A、金属离子微扰配体发光的配合物发光材料、金属离子微扰配体发光的配合物发光材料具有优良的载流子传输特性和成膜性能，是目前最常用的具有优良的载流子传输特性和成膜性能，是目前最常用的OELOEL材料。材料。NOAlONONAlq3NONOBeBebq2AZM1ONONRZnNNNNZnZnPc甲亚胺类络合物甲亚胺类络合物卟啉锌络合物卟啉锌络合物B B、配体微扰金属离子发光的配合物发光材料、配体微扰金属离子发光的配合物发光材料一般是稀土金属螯合物。一般是稀土金属螯合物。NNOOTb3Tb(AcA
37、)3phenNNOOEu3Eu(DBM)3bath（4 4）、缓冲层材料）、缓冲层材料为了增强金属及其氧化物电极与有机材料的附着强度引入的。为了增强金属及其氧化物电极与有机材料的附着强度引入的。阳极处：阳极处：CuPcCuPc阴极处：阴极处：LiFLiF或或MgF2MgF2（5 5）、电极材料）、电极材料为了有效注入载流子，对电极材料要求：为了有效注入载流子，对电极材料要求：阳极逸出功尽可能大（提供空穴，一般采用阳极逸出功尽可能大（提供空穴，一般采用ITO)ITO)；阴极逸出功；阴极逸出功尽可能小（提供电子）尽可能小（提供电子）化学稳定性好化学稳定性好阳极：阳极： ITOITO、高功函数金属、
38、导电聚合物、高功函数金属、导电聚合物阴极：阴极：MgAgMgAg、LiAlLiAl、LiF/AlLiF/Al1 1、结构、结构2 2、发光原理、发光原理3 3、材料、材料四、四、PELPEL结构、机理、材料结构、机理、材料1 1、PLEDPLED的结构的结构 单层薄膜夹心式单层薄膜夹心式ITO/PPV/ALITO/PPV/AL 双层或多层结构，增加了载流子传输层双层或多层结构，增加了载流子传输层 几种聚合物共混几种聚合物共混 小分子染料掺杂聚合物小分子染料掺杂聚合物 基板：基板： 玻璃玻璃 聚碳酸酯柔性衬底聚碳酸酯柔性衬底极化子在外加电场作用下，在链内传递、跳跃、复合成为双极极化子在外加电场作
39、用下，在链内传递、跳跃、复合成为双极子，光辐射失活发光子，光辐射失活发光 聚合物聚合物ELDELD的发光过程，与小分子的发光过程，与小分子OELD OELD 相似，属于注入式发相似，属于注入式发光。光。 共轭链中的共轭链中的分子轨道，有一半成键分子轨道，有一半成键分子轨道，另一半是反分子轨道，另一半是反键键分子轨道，这些轨道按能量高低依次排列。分子轨道，这些轨道按能量高低依次排列。 电子率先填充于能量较低的成键分子轨道，而能量较高的反键分电子率先填充于能量较低的成键分子轨道，而能量较高的反键分子轨道一般是空的。子轨道一般是空的。 在外加电场作用下，阴极电子被注入到最低未占据分子轨道在外加电场作
40、用下，阴极电子被注入到最低未占据分子轨道（LUMOLUMO）中形成负极化子，阳极注入空穴到最高占据分子轨道）中形成负极化子，阳极注入空穴到最高占据分子轨道（HOMOHOMO）形成正极化子。）形成正极化子。 正、负极化子在共轭聚合物链段上反方向迁移，最后正、负极化正、负极化子在共轭聚合物链段上反方向迁移，最后正、负极化子复合形成激子，激子通过辐射衰减而发光。子复合形成激子，激子通过辐射衰减而发光。2 2、PELDPELD的发光机制的发光机制h v电 子 注 入 正 负 极 子 复 合 空 穴 注 入（ ） 极 化 子 单 激 发 辐 射 衰 减 （ ） 极 化 子LU MOe-H O MOe-
41、图图1 1- -1 15 5 聚聚合合物物电电致致发发光光过过程程F Fi ig g. . 1 1- -1 15 5 T Th he e p pr ro oc ce es ss s o of f p po ol ly ym me er r e el le ec ct tr ro ol lu um mi in ne es sc ce en nc ce e图1-15给出了聚合物电致发光过程。TransparentAnode+（1 1）用于）用于ELDELD的聚合物材料要满足以下要求：的聚合物材料要满足以下要求： 具有高效率的固态荧光具有高效率的固态荧光 具有良好的化学稳定性和热稳定性，加工性能优良
42、具有良好的化学稳定性和热稳定性，加工性能优良 易形成致密的非晶态薄膜且不易结晶易形成致密的非晶态薄膜且不易结晶 具有一定的发光波长具有一定的发光波长 具有一定的载流子传输特性具有一定的载流子传输特性3 3、 PELDPELD的材料的材料按材料的分子结构特性分为三类：按材料的分子结构特性分为三类：A A、主链共轭高分子材料、主链共轭高分子材料具有长的共轭链，载流子传输性能优良具有长的共轭链，载流子传输性能优良包括包括PPVPPV及其衍生物、聚对苯撑等及其衍生物、聚对苯撑等B B、非主链共轭高分子材料、非主链共轭高分子材料共轭度小，电子在侧链的挂接发光片断内移动共轭度小，电子在侧链的挂接发光片断内
43、移动聚噻吩衍生物聚噻吩衍生物C C、掺杂高分子材料、掺杂高分子材料包括多种聚合物共混、将小分子材料分散在聚合物基质中两种方包括多种聚合物共混、将小分子材料分散在聚合物基质中两种方式。式。（2）聚合物空穴传输材料）聚合物空穴传输材料 PPV PPV 聚乙烯基咔唑(PVK) 聚硅烷（3）聚合物电子传输材料）聚合物电子传输材料 含有三唑结构单元如含有三唑结构单元如TAZTAZ的聚合物的聚合物 （ PFTAZ PFTAZ ） 聚喹啉聚喹啉( PPQ) ( PPQ) （4）电极材料）电极材料 ITOITO、聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物可用作聚合物、聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物可用作聚合物ELDELD的阳极的
44、阳极 阴极材料则尽量选用功函数较低的碱金属或碱土金属合金如阴极材料则尽量选用功函数较低的碱金属或碱土金属合金如MgMg、AlAl、CaCa等活泼金属等活泼金属 1 1、器件制备、器件制备 ITOITO玻璃衬底经玻璃衬底经清洗清洗及等离子体处理后放入真空室内，及等离子体处理后放入真空室内，器件的各层都是在真空下，采用连续蒸发的方法制器件的各层都是在真空下，采用连续蒸发的方法制备。有掺杂剂时采用共蒸发的方法。备。有掺杂剂时采用共蒸发的方法。Mg:AgMg:Ag合金电极合金电极用双源蒸发制得，最后经密封制成器件。用双源蒸发制得，最后经密封制成器件。 2 2、 OELOEL器件的特性器件的特性 器件的
45、亮度、色度及光谱通过器件的亮度、色度及光谱通过PR650PR650光谱扫描色度计光谱扫描色度计测量，亮度测量，亮度- -电压和亮度电压和亮度- -电流密度特性由电流密度特性由2400 2400 Source MeterSource Meter及相关线路测量。及相关线路测量。五、五、OLEDOLED的一般研究方法：的一般研究方法：有机电致发光器件的制备 1、基片的清洗、基片的清洗 2、有机功能薄膜的制备和电极的准备、有机功能薄膜的制备和电极的准备 3、封装、封装1 1、基片的清洗、基片的清洗 玻璃（玻璃（ITOITO） 稀稀HClHCl（掩模）（掩模） 条状条状ITOITO电极电极 水洗除水洗除
46、去去HClHCl 丙酮超声除去有机杂质丙酮超声除去有机杂质 等离子等离子 体清洗体清洗 干净的干净的ITOITO条基片条基片2 2、有机功能薄膜和电极的制备、有机功能薄膜和电极的制备（1 1）、有机小分子）、有机小分子ELDELD的制作的制作 真空镀膜：真空镀膜：10104 4PaPa真空室里，依次蒸镀缓冲层、真空室里，依次蒸镀缓冲层、HTLHTL、EMLEML和和ETLETL，蒸镀电极。有机层厚度控制在，蒸镀电极。有机层厚度控制在151550nm50nm，蒸发速率，蒸发速率0.1-0.1-1nm/s1nm/s。 自组装膜制备：自组装膜制备： LBLB膜制备：膜制备：（2 2）、聚合物）、聚合
47、物ELDELD的制作的制作 旋涂法：将材料溶解在有机溶剂中，滴加在基板上，甩胶，蒸旋涂法：将材料溶解在有机溶剂中，滴加在基板上，甩胶，蒸镀电极。简单，膜层均匀无针孔，易于大面积器件镀电极。简单，膜层均匀无针孔，易于大面积器件 喷涂（喷涂（intintjetjet）：喷墨方式制作三基色象元，易于实现彩色）：喷墨方式制作三基色象元，易于实现彩色和全色显示工艺简单和全色显示工艺简单 浸取法浸取法 印刷法印刷法3 3、器件的封装、器件的封装 器件的有机材料和金属电极遇到水汽和氧气发生氧化、晶器件的有机材料和金属电极遇到水汽和氧气发生氧化、晶化等物理化学变化，从而失效，必须封装化等物理化学变化，从而失效
48、，必须封装 环氧树脂对器件封装，添加分子筛吸湿等环氧树脂对器件封装，添加分子筛吸湿等有机电致发光器件特性1 1、发射光谱、发射光谱2 2、发光亮度、发光亮度3 3、发光效率、发光效率4 4、响应速度快、响应速度快 5 5、寿命、寿命 1 1、发射光谱：与基质和掺杂有关、发射光谱：与基质和掺杂有关 下图示出一组下图示出一组R R、G G、B B有机有机ELEL器件的发射光谱器件的发射光谱OEL颜色BGR杂质PeryleneCoumarin6DCJT亮度（cd/m2）3551980770发光效率（lm/w)0.563.91.3驱动电压（V）1089量子效率0.0120.030.025这组有机这组有
49、机ELEL器件的发射材料特性器件的发射材料特性2 2、发光亮度：、发光亮度：与驱动电压、电流密度、掺杂有关与驱动电压、电流密度、掺杂有关（1 1）、）、B BV V呈现很好的开关特性呈现很好的开关特性（2 2）、）、B B随工作电流密度增加而增加随工作电流密度增加而增加（3 3）、同一基质的）、同一基质的OELOEL材料，材料，B B与掺杂种类和浓度有关与掺杂种类和浓度有关BV104103102DC10100BJ mA/cm210410310210100103 3、发光效率比无机、发光效率比无机ELEL器件的发光效率高器件的发光效率高4 4、响应速度快、响应速度快 1us 1us5 5、寿命、
50、寿命 与与B B0 0和掺杂有关和掺杂有关 获得全色获得全色OLEDOLED显示器的方法有三种：显示器的方法有三种： (1)(1)发光层加滤色片。发光层加滤色片。这是获得全色显示最简单的方法，这是获得全色显示最简单的方法，它是在研发它是在研发LCDLCD和和CCDCCD时形成的一种成熟的滤色片技术时形成的一种成熟的滤色片技术 (2)(2)采用红绿蓝三种采用红绿蓝三种ELEL发光材料，发光材料，因此发光层为三层结因此发光层为三层结构。构。 (3)(3)采用蓝色采用蓝色ELEL发光材料，及光致发光的颜色转换材料发光材料，及光致发光的颜色转换材料获得全色显示。获得全色显示。六彩色显示板的方法六彩色显
