89OLED

第二节OLED器件技术目录载流子的注入载流子的传输激字的形成、迁移及复合发光有机电致发光是电能转化为光能的过程，即载流子从电极注入式发光1载流子的注入当施加一正向外加偏压后，电子和空穴克服界面的势垒分别由阴极和阳极注入电子有机层，分别进入电子传输层（ETL)的LUMO能级和空穴传输层（HTL）的HOMO能级→能垒阴极能垒空穴传输层阳极能量⊕发光兼电子传输层2载流子的传输载流子在外部电场的驱动下传递ETL和HTL的界面，由于界面的能级差，使得界面会有电荷的积累⊕⊕⊕①①能垒阴极能垒空穴传输层阳极能量⊕发光兼电子传输层⊕⊕①①①→3激子的形成、扩散及复合发光电子与空穴在有发光特性的有机物内复合，形成处于激发态的激子，此激发态的激子在一般的环境中是不稳定的，能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定的基态。不同于光激发产生的是单重激发态，有机分子经过电子、空穴复合产生的激发态理论上只有25%的单重激发态，以荧光形式回归基态，其余75%为三重激发态，将以磷光或热的形式回归基态光⊕⊕⊕①①能垒阴极能垒空穴传输层阳极能量⊕发光兼电子传输层⊕⊕①①①二器件结构有机材料的优点：（1）加工性能好，可在任何基板上成膜，可以制造出高分辨率的显示器。（2）多数有机色料具有很高效率的发光性质（3）分子结构具有多样性与可塑性，改进空间大用于电致发光是有机材料的不足之处：（1）多为非晶体材料，分子间是较弱的范德瓦尔斯力，载流子的迁移率比较小，一般在10-8～10-4cm2/v范围中（2）具有单极性，同一种有机材料，如果一种载流子迁移率高，则另一种载流子迁移率往往比较低（3）自身的绝缘性，一般只有极少量电流可以在一定电场下被注入二器件结构通过合理的器件结构设计来弥补有机材料存在的不足之处：（1）采用薄膜结构（2）设计载流子传输层（3）设计载流子注入层优化OLED的器件结构以达到以下目标：（1）提高发光效率（2）降低驱动电压（3）优化光色纯度（4）增强器件稳定性和寿命玻璃基板ITO阳极空穴传输N2发光层阴极保护层AOLED器件基本功能层载流子注入层:HIM/EIM减小传输层与电极界面的势垒差，提高载流子的注入效率→降低器件开启电压和工作电压，提高器件效率和寿命载流子传输层：HTL/ETL增强空穴(电子)在器件的输运并最好能对电子（空穴）有阻挡作用→平衡载流子的注入，改善电流-电压特性，提高发光效率发射层：EML载流子复合发光中心，可是掺杂或是非掺杂体系，可以是单层发射层或是多发射层激子限制层（ECL)：空穴阻挡层（HBL)/电子阻挡层（EBL)与发射层直接接触，对激子进行限制来提高性能B基本器件结构Companyname单层结构缺点：载流子结合效率低，发光效率不高，不易达到低电压、高性能多数有机材料是单种载流子传输，故载流子注入不平衡，使得电子、空穴的复合成激子的几率降低，进一步降低量子效率载流子迁移率差距，容易导致金属电极对发光的淬灭一般不用于发光器件，主要用于测量有机材料的电学和光学性质2双层器件引入电子/空穴传输层优点：（1）平衡了载流子的注入和传输，有利于提高载流子复合效率（2)与单层器件相比，双层器件的电子和空穴注入都比较容易，器件驱动电压也显著降低,小于10v（3）可以分别选择HIL/EIL,HTL/ETL材料，降低了对材料性能的要求(4)载流子复合区域在有机材料的内部，远离两个电极，防止了电极对激子的猝灭，提高了光辐射的几率cathodeELTemittingHTLITOTransparentglasssubstrate3三层器件双层结构的延伸TL-A型优点：HTL较高的LUMO对电子由EML进一步向HTL方向的输运起到阻挡作用，而ETL较低的HOMO对空穴由EML进一步向ETL方向的输运起到阻挡作用可将载流子复合区域较好地限制在器件中部的EML内，提高了复合效率并防止了电极对激子的猝灭每层分别起一种作用，可选择材料的范围比较宽泛，器件的优化也较为容易3三层器件TL-B型优点：中间载流子限制层对正负两种载流子的输运都起到部分的限制作用，即:部分地限制空穴由HTL进入ETL，并且部分地限制电子由ETL进入HTL，结果使HTL和ETL都发生载流子复合，并产生光发射。这样的结构也是获得白光的一种方法三层结构有利于材料选择和器件构性能优化设计，是目前OLED最常用的一种结构4多层器件a)为使电子及空穴跃迁时所跨越的能级障碍最小，实际工艺时考虑界面间之能级匹配而进行多层结构的蒸镀。b)劣势在于纳米尺度的薄膜结构，工艺复杂，重复性差，不利于大规模生产。层数多，必然导致膜过厚，其结果是器件的驱动电压太高，失去实用价值阴极电子注入层电子传输层空穴阻挡层发光层电子阻挡层空穴传输层空穴注入层阳极玻璃衬底空穴传输层电子阻挡层发光层空穴阻挡层电子传输层电子注入层阳极阴极LUMOHOMO能量空穴注入层⊕①上发光型OLED结构穿透式OLED结构倒置式IOLED结构串联式OLED结构Companyname结构下发光型实际发光面积受限需提高开口率♦阴极：高透射率良好的导电度金属Mg:Al/ITO70%非金属CuPc/Li/ITO85%♦阳极:上发光型高功函数高反射率Al/ITOAg/ITO♦适于采用主动矩阵设计半透明阴极OLED反射阳极玻璃基板阴极OLEDITO透明阳极玻璃基板上发光型器件下发光型器件2穿透式OLED结构透明阴极极，透明度很高（85%），光线能双向通过使得上下两边出光量一致优势在于不显示信息时面板是半透明的，显示信息时从两边都可以接受到信息透明OLED器件结构的引入，拓展了OLED的应用范围运用与汽车、飞机等的平板显示Companyname倒置式结构（IOLED)与一般OLED元件的制作流程相反主要优势：适合于n-沟道a-Si薄膜晶体管结合，便于制作大面积高效率的主动矩阵驱动器件缺点：电荷注入问题低功函数金属不能使用效能降低反射阳极OLED透明阳极基板HILITO透明阴极OLED反射阳极基板溅射保护层/HIL倒置式的OLED结构示意图4串联式结构利用透明的连接层，将数个发光元件串联起来比传统的OLED发光效率高寿命比传统OLED更长选择、设计、制作合适的连接层材料是该技术的关键缺点：驱动电压随着元件串联的数目而成倍增加增加I……I传统与串联式OLED技术比较三器件制备Companyname导电玻璃（ITO）的处理要求平整度高保证ITO电极与有几层之间完整接触电阻率小消耗在电极的电能不会太大目前一般用溅射的方法制备ITO导电膜然后再研磨抛光处理：切割↓清洗（实验室六步骤）是否达到亲水↓表面处理（plasma或uv处理）再度清洁，提高功函数2镀膜（有机薄膜制备）（1）小分子OLED真空沉淀成膜（真空热蒸镀）基本原理：在高真空环境下，物质的升华温度随着真空度的提高而下降，被蒸发的物质由固态变为气态而以一定的速率向温度较低的基片扩散，从而在基片上凝结、行核、长大，最后形成均匀致密的薄膜。基本步骤：放置材料于束源→抽取真空→通电加热蒸发→成膜（2）高分子OLED（PLED)成膜a旋涂配料→高速旋转→溶剂挥发成膜设备成本较低，但原材料使用率低，只适用于小尺寸成膜，难实现图案化，主要用于实验室b喷墨打印（IJP)基板ITOPEDOT隔断隔断隔断隔断红光发射材料绿光发射材料蓝光发射材料IJP技术示意图3阴极制备金属电极的制作工艺要在与有机材料薄膜蒸镀室相隔绝的真空腔室中进行。•真空度：3×10-4pa•遮挡不需要电极部分：低分辨率：掩膜板技术(9条线/mm)高分辨率：隔离柱技术•蒸镀共蒸发法：Mg/Ag分层蒸发法：Mg:Ag/Ag、Li/Al、LiF/Al等对于合金金属电极要进行蒸镀后处理,在合金金属电极膜上面再镀上一层惰性金属膜Mg:Ag/Ag，Li:Al/Al4封装氧气及水汽侵入会使有机电致发光材料发生化学反应而影响器件的稳定性一般步骤：封装盖前处理→吸湿剂添加→涂封装胶→对位贴合→照光固化→裂片谢谢!MakePresentationmuchmorefun