有机电致发光器件简介

有机电致发光器件工作原理1.1有机材料的电子跃迁过程有机电致发光的发光机理：在外电场作用下，空穴和电子分别注入到有机材料中，在有机层中相遇复合形成激子，释放出能量，同时将能量传递给有机发光材料的分子，使其从基态跃迁到激发态，山于激发态很不稳定，受激分子发生辐射跃迁从激发态回到基态产生发光现象。

一般将有机物质分子的状态分为基态与激发态。

基态是指分子的稳定态，即能量最低状态，其分子中的电子的排布完全遵从能量最低原理，泡利不相容原理和洪特规则。

激发态是指物质分子受到光或其他的辐射使其能量达到一个更高的值时，变为一个不稳定的状态，被激发后称分子处于激发态。

通常将分子的不稳定的存在状态用单重态S表示,基态单重态用So表示，三重激发态用T!表示。

当有机分子被激发时，分子处于激发单重态，依据它们能量的高低表示为Si、S2、S"在电致发光的过程中，单重态激子和三重态激子被认为是同时产生的。

其中荧光是电子从最低单重激发态到基态的跃迁发光，这种现象乂称为电致荧光。

电子从最低三重态回到基态的跃迁产生的发光称为磷光。

但在室温下，从最低三重激发态回到基态的电子跃迁产生的发光是极微弱的，其能量绝大部分以热的形式损失掉了，所以这个过程被认为是无辐射过程。

图1.1为有机材料分子内部电子的主要跃迁过程：a过程：从So—Si、S?是在外界激励下发生跃迁；f过程：从Si—So是以辐射的形式发射了光子产生了荧光；P过程：从「一So是一个辐射跃迁的磷光发光；从S2-Si是通过内转换过程（IC）；从Si-T,是通过系间内转换过程（ISC）,且S1发生了自旋反转；从S2-S0是辐射跃迁的荧光发光。

S2S1「I 1 、1 、1isc、.1 汎1"I"1 T1a a f1p111111SO,1辐射过程--------------- > 无辐射过程3—吸收 f 一荧光P—磷光IC-内转换ISC-系间内转换过程图1・1电致发光能级图2有机电致发光器件的结构有机电致发光器件常见的器件结构：OLED器件多采用夹层式三明治结构：山一薄而透明具有半导体性质的锢锡氧化物(ITO玻璃)透明电极为正极与低功函数的金属为阴极如同三明治般将有机材料层夹在其中，有机材料层包括发光层(EML)、空穴传输层(HTL)、与电子传输层(ETL)o当在一定的驱动电压下，空穴和电子分别从阳极和阴极注入，并在有机层中传输，相遇后形成激子，即可激发有机材料产生光亮，辐射出的光经由ITO 一侧射出。

1. 电致发光（EL）：发光材料在电场作用下，受到电流和电场的激发而发光的现象，是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程（非热转换即不是通过热辐射实现的）。

2. FED,PDP,LCD都存在问题，不能满足时代需求，所以研究更为高效的有机电致发光器件（OLED）。

OLED特点：材料选择有机物，高分子，因而选择范围宽；驱动电压低；发光亮度和发光效率高，发光视角宽，相应速度快；器件可弯曲，不受尺寸限制，分辨率高等。

3. 基态：分子的稳定态即能量最低状态；激发态：被激发后，分子的电子排布不遵循构造原理。

激发态分子内的物理失活：辐射跃迁和非辐射跃迁。

而辐射跃迁：释放光子而从高能激发态失活到低能基态的过程。

导致电子运动轨道界面减少；在势能面上跃迁是垂直发生的。

4. 有机半导体：在外电场作用下，电子和空穴在LUMO和HOMO间的跳跃产生电流。

而掺杂半导体中的载流子浓度大于本征半导体（电子和空穴浓度相同），所以导电性更好5. 直流注入式有机电致发光：在有机EL器件的两端电机上加上直流电源，通电后发光器件受电激发的作用而发光的现象。

过程：载流子注入，载流子传输，电子和空穴碰撞形成激子（激子是彼此束缚在一起的电子和空穴对），激子辐射退激发发出光子。

6. 单线态激子是总自旋为0的激发状态；注入的电子和空穴形成的单线态和三线态激子的比例正比于其状态数，有机电致发光的量子效率最大为25%；Forster能量转移：能量从主体向掺杂材料的传递方式，能在较远距离内实现，为单线态激子；Dexter能量转移：只能在紧邻分子间实现，为三线态激子。

7. 单层器件：单层有机薄膜被夹在ITO阴极和金属极之间，形成的是单层有机电致发光器件。

但是单层器件的载流子的注入不平衡，器件发光效率低。

三层器件是目前OLED中最常用的一种。

在实际的器件中，在发光层往往采用掺杂的方式提高器件性能8. 器件制备过程：刻蚀好的ITO玻璃—清洗—臭氧/氧等离子体处理—基片置于真空腔体—抽真空—蒸发沉积有机薄膜和阴极—取出器件并封装—测试表征9. 有机小分子发光器件通常用真空蒸发沉积的方法制备构成器件的薄膜，整个过程要在真空腔内完成（真空度高于10^-4Pa）。

摘要OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、低电压直流驱动、工作温度范围宽、易于实现柔性显示和3D 显示等诸多优点，将成为未来20 年最具“钱景”的新型显示技术。

同时，由于OLED 具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性，因此还是一种理想的平面光源，在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。

本文将系统介绍OLED的发展背景、发展史、制备及应用，介绍了有机电致发光器件(OLED) 的结构和发光机理。

典型的传统OLED是生长在透明的阳极例如ITO玻璃上的，发射出来的光是由最底层衬底透出，这使得它与其他电子元件如硅基显示驱动器的集成变得非常复杂。

因此，理想的做法是研发一种OLED，其光的发射由器件顶部的透明电极透出。

重点介绍一种具有阴极作为底层接触层，阳极ITO薄膜作为顶部电极的表面发射型或者说有机“反转”的LED(OILED)。

介绍了该器件的制备工艺，对该OILED的I一V特性及EL谱进行了测试，发现与传统的OLED相类似，而工作电压有所升高，效率一定程度上降低。

为了进一步改善器件性能，我们对器件增加了保护层(PL)，研究了PL对OILED器件性能的影响。

最后概述了器件的技术进展和应用前景, 并展望了未来OLED 发展的方向。

关键词：有机电致发光器件，有机反转电致发光器件，发光机理，保护层（PL）,阳极ITO 薄膜AbstractOLED has a solid state, self-luminous, high contrast, ultra-thin, low power consumption, viewing angle, fast response, low-voltage DC drive, the operating temperature range, easy to implement many of the advantages of flexible displays and 3D displays future20 years of the most "money scene" of the newdisplay because OLED has a large-area film, low power consumption, and other fine features, so an ideal plane light source, also has broad application prospects in the future of energy saving lighting in the area. In this paper, the systematic introduction of OLED development background, history of the development, preparation and application, the structure of the organic electroluminescent devices (OLED) and the luminescence mechanism.Typical traditional OLED is growth in transparent anode ITO glass, for example, the light is emitted by bottom gives fully substrate, this makes it and other electronic components such as that the integration of the silica based drive become very complex. Therefore, the ideal way is developing a OLED, its light emission from the top of the device gives fully transparent electrodes. Focuses on a cathode as the bottom contact layer, the anode of ITO films as the top electrode surface emission or organic LED of the "reverse" (OILED). Of the device preparation process, the OILED I-V characteristics and EL spectra of the test, found that similar to the conventional OLED, the working voltage was increased efficiency to a certain extent on the lower. To further improve the device performance of the device to increase the protective layer (PL), PL OILED device performance. Finally an overview of the technical progress and prospects of the device, and looked to the future OLED, the direction of development.Keywords:Organic Electroluminescent Devices,Organic reverse electroluminescent devices, Luminescence mechanism,Protective layer (PL), the anode of ITO films.目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录.............................................................. I II 1.绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2 OLED技术的发展概况 (2)1.2.1 全球OLED发展史 (4)1.2.2 中国OLED发展状况 (5)1.2.3 OLED的应用 (6)1.2.3 OLED的制备 (6)2.有机电致发光器件 (8)2.1 引言 (8)2.2 有机电致发光器件 (8)2.3 有机电致发光器件的结构 (9)2.4 OLED发光机理 (10)2.5 我国发展OLED产业存在的问题及发展趋势 (13)2.5.1 存在的问题 (13)2.5.2 发展趋势 (14)2.6 结论及建议 (14)3.有机反转电致发光器件 (16)3.1 引言 (16)3.2 器件制备工艺 (17)3.2.1 基片的清洗及表面处理 (17)3.2.2 阴极的蒸镀 (17)3.2.3 有机层的成膜 (18)3.2.4 阳极的溅射 (18)/ PVK:TPD/PTCDA/ITO结构的有机反转电致发光器件的研究3.3 Si/Al/Alq3 (19)3.3.1 OILED的I一V特性及亮度测试 (19)3.4 保护层(PL)对器件性能的影响 (26)3.4.1 PL厚度对器件j一V特性的影响 (26)的影响 (28)3.4.2 PL对器件的最大驱动电流Im ax的影响 (28)3.4.3 PL对器件外量子效率qe3.4.4 PL对EL发射谱的影响 (29)3.4.5 顶电极(阳极)面积对载流子注入效率的影响 (30)3.4.6 PL层对器件最表面状态的影响 (31)4.OLED与OILED的特性及存在的问题 (32)4.1 与目前占主流地位的CRT及LCD技术相比，OLED与OILED具有以下更多的优点: (32)4.2 与OLED相比OILED的不同 (34)4.3 OLED与OILED 急待解决的问题和未来发展趋势 (34)结论 (37)5.致谢 (38)6.参考文献： (39)1.绪论1.1课题背景信息显示是信息产业的核心技术之一, 而信息显示技术及显示器件多种多样, 到目前为止，有四种发光物理机制完全不同的固态场致发光形式。

OLED简介有机发光二极管显示面板(Organic Light-Emitting Diode；OLED)，又称为有机电致发光显示器(Organic Electroluminesence；OEL)是一门相当年轻的显示技术。

它利用有机半导体材料和发光材料在电流的驱动下产生发光来实现显示。

OLED与LCD相比有很多优点：超轻、超薄、高亮度、大视角、像素自身发光、低功耗、快响应、高清晰度、低发热量、优异的抗震性能、制造成本低、可弯曲等。

已被业界普遍认为是最具有发展前途的新一代显示技术。

OLED是一种由有机分子薄片组成的固态设备，施加电力之后就能发光。

OLED 能让电子设备产生更明亮、更清晰的图像，其耗电量小于传统的发光二极管（LED），也小于当今人们使用的液晶显示器（LCD）。

类似于LED，OLED是一种固态半导体设备，其厚度为100-500纳米，比头发丝还要细200倍。

OLED由两层或三层有机材料构成；依照最新的OLED设计，第三层可协助电子从阴极转移到发射层。

OLED发展历程OLED是英文Organic Light-Emitting Diode的缩写，翻译过来被称为有机发光二极管或有机发光显示器。

事实上这种发光原理早在1936年就被人们所发现，但直到1987年柯达公司推出了OLED双层器件，OLED才作为一种可商业化和性能优异的平板显示技术而引得人们的重视。

目前，全球已经有100多家的研究单位和企业投入到OLED的研发和生产中，包括目前市场上的显示巨头，如三星，LG，飞利浦，索尼等公司。

整体上讲，OLED的产业化目前已经开始，其中单色，多色和彩色器件已经达到批量生产水平，大尺寸全彩色器件目前尚处在研究开发阶段。

整体上看OLED的应用大致可以分为3个阶段。

1．1997年～2001年，OLED的试验阶段。

在这段时期OLED开始逐渐走出实验室，主要应用于汽车音响面板，PDA及手机方面。

但产品很有限，产品规格少，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的性质，2001年OLED的全球销售额仅约为1.5亿美元。

利⽤有机⼩分⼦为发光材料制成的有机电致发光器件（OLED）利⽤有机⼩分⼦为发光材料制成的有机电致发光器件（OLED)有机电致发光(0LE)就是指有机材料在电流或电场的激发作⽤下发光的现象。

根据所使⽤的有机电致发光材料的不同，⼈们有时将利⽤有机⼩分⼦为发光材料制成的器件称为有机电致发光器件，简称OLED;⽽将利⽤⾼分⼦作为电致发光材料制成的器件称为⾼分⼦电致发光器件，简称PLED。

有机电致发光器件特点：⼀：结构简单，体积⼩，重量轻，成本低，易进⾏⼤规模、⼤⾯积⽣产,具有超薄、⼤⾯积、便于携带、平板显⽰等特点⼆：主动发光，视⾓范围⼤，接近于180° ;响应速度快，图像稳定，图像刷新率⽐液晶显⽰器快100倍~1000倍;发光效率⾼，亮度⼤，可实现全⾊显⽰。

三：有机材料的机械性能好，易加⼯成各种形状;可以采⽤树脂作为基板。

四：驱动电压低，能耗低，能与半导体集成电路的电压相匹配，使⼤屏幕平板显⽰的驱动电路容易实现。

五：全固态结构，抗震性能好，因⽽可以适应巨⼤的加速度和剧烈振动等恶劣环境。

有机电致发光期间的结构⽰意图：⽬前，在实现彩⾊的三种主要颜⾊(红、绿、蓝)的有机电致发光器件中，红光和绿光器件发展得较为成熟,⽽蓝光器件与之相⽐还存在着较⼤差距，制约了全彩⾊显⽰的发展。

因为有机发光材料中，蓝光材料的能带间隙要求⽐较宽;同时由于能隙较⼤，容易受杂质影响，使发光效率和⾊纯度可能因此降低。

第⼀，对蓝⾊有机电致发光器件的特性进⾏了研究。

采⽤新型的蓝⾊有机⼩分⼦发光材料2P9PPF和DPPPF作为发光层，利⽤真空镀膜机制备了单层和多层结构的有机电致发光器件并且研究了其电学和发光特性。

通过对器件结构进⾏优化和各功能层的研究，研制出性能⽐较优异的蓝⾊有机电致发光器件。

器件的最⾼亮度和效率分别达到了19885 cd/m2 (13 V)和3.08 cd/A (9V),启动电压为3.5V, EL光谱峰值和1931CIE⾊坐标分别为460 nm和(0.18, 0.19)(12 V)。

有机电致发光器件OLED技术介绍摘要：有机电致发光器件（OLED）具有效率高、亮度高、驱动电压低、响应速度快以及能实现大面积光电显示等优点，因其在平板显示和高效照明领域具有极大的应用前景而引起广泛关注，也是21世纪首选的绿色照明光源之一。

虽然目前平板显示市场主流产品仍为LCD，OLED仍存在问题，但技术的发展与突破将必将会使OLED在未来大放异彩。

关键词：有机电致发光，OLED技术，OLED材料一、OLED简介OLED (Organic Light Emitting Display，有机电致发光显示，又称“有机EL显示”）是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。

其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。

辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。

根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器。

二、OLED发光原理有机电致发光属于载流子双注入型发光器件，所以又称为有机发光二级管。

其发光的机理一般认为如下：在外加电压的作用下，电子从阴极注入到有机物的最低空轨道（LUMO），而空穴则由阳极注入到有机物的最高占据轨道（HOMO）。

载流子在有机分子薄膜中的迁移被认为是跳跃运动和隧穿运动，并认为这两种运动是在能带中进行。

当电子和空穴在某一复合区复合后，形成分子激子，激子在有机固体薄膜中不断做自由扩散运动，并以辐射或无辐射的方式失活。

当激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态时，我们就观测到电致发光现象。

而发射光的颜色则是由激发态到基态的能级差所决定的。

有机电致发光过程通常由以下几个阶段完成：1)载流子的注入。

在外加电场的条件下，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层注入；2)载流子的迁移。

简介：有机电致发光器件（OLED）是将电能直接转换成光能的全固体器件，因其具有薄而轻、高对比度、快速响应、宽视角、宽工作温度范围等优点而引起人们的极大关注，被认为是新一代显示器件。

要真正实现其大规模产业化，必须提高器件的发光效率和稳定性，设计有效的图像显示驱动电路。

近来，随着研究的深入，OLED的发光效率和稳定性已达到某些应用的要求，而其专用的驱动电路技术还不是很成熟。

1 引言有机电致发光器件（OLED）是将电能直接转换成光能的全固体器件，因其具有薄而轻、高对比度、快速响应、宽视角、宽工作温度范围等优点而引起人们的极大关注，被认为是新一代显示器件。

要真正实现其大规模产业化，必须提高器件的发光效率和稳定性，设计有效的图像显示驱动电路。

近来，随着研究的深入，OLED的发光效率和稳定性已达到某些应用的要求，而其专用的驱动电路技术还不是很成熟。

目前，所有平板显示的驱动均采用矩阵驱动方式，由X和Y电极构成的矩阵显示屏。

根据每个像素中引入和未引入开关元器件将矩阵显示分为有源矩阵（AM）显示和无源矩阵（PM）显示。

PM-OLED具有结构简单、成本低等优点，主要用于信息量低的简单显示中；AM-OL ED在大信息量显示中占优势，一般采用非晶硅TFT（a-SiTFT）或多晶硅（poly-SiTFT）开关元器件，输入信号存储在存储电容器上，使在帧周期内像素保持选通态，因而不需要瞬态高亮度，克服了PM-OLED的缺点且不受占空比限制。

因此，OLED要实现高品位显示，必须采用有源矩阵驱动方式。

本文从TFT-OLED有源矩阵像素单元电路出发，着重分析了电压控制型与电流控制型像素单元电路，简要讨论了控制/驱动IC对TFT-OLED有源驱动电路的影响。

2 模拟像素单元电路AM-OLED驱动实现方案包括模拟和数字两种。

在数字驱动方案中，每一像素与一开关相连，TFT仅作模拟开关使用，灰度级产生方法包括时间比率灰度和面积比率灰度，或者两者的结合。