第10章-有机发光显示原理要点课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,第10章 有机发光显示原理主讲人：王丽娟2013年02月10,1,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,本章主要内容10.1 有机发光显示特点,2,10.1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。,10.1有机发光显示的特点 材料广泛，有机材料按照材料的结构,3,10.2 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,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。,有价带和导带，二者之间为禁带。,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,4,LUMO,HOMO,能态密度,空间位置,分子轨道能量,分子轨道能量,LUMO,HOMO,分子轨道,10.2 有机材料的半导体性质,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。,组成有机体系的众多分子形成了多个分子轨道 。,有机材料有两种特殊的分子轨道，HOMO和LUMO。,LUMOHOMO能态密度空间位置分子轨道能量分子轨道能量LU,5,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 。,跳跃式导电10.2 有机材料的半导体性质 HOMO能级失去的,6,10.2 有机材料的半导体性质,键,上的电子在整个能级做,共有化运动,。,跳 跃,离域电子,e,-,键,电极,e,-,LOMO,10.2 有机材料的半导体性质 键上的电子在整个能级做共有,7,10.3 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,S,0,S,2,S,1,T,1,T,2,荧光,10.3 有机发光二极管的发光原理荧光和磷光S0是基态，HO,8,10.3 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能量转移能量转移是有机发光,9,10.3 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(V,D,-V),p,n,Ln,Lp,E,F,n,E,F,p,E,F,n,E,F,p,p,n,+,+,+,+,扩散区,势垒区,中性区,中性区,p,n,+,+,+,+,内建电场,空间电荷区,qV,D,p,n,E,c,E,F,E,v,1,2,10.3 有机发光二极管的发光原理LED的发光过程pn结的正,10,10.3 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,10.3 有机发光二极管的发光原理势垒势垒阳阴空穴发光层兼（,11,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。,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,12,10.6 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,PLED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。,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 聚合物电致发光器件的工作原理+,13,10.6 聚合物发光二极管的结构,玻璃基板,绿光,蓝光,红光,SiO,2,ITO阳极,PEDOT/PPS,TFT,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玻璃基板绿光蓝光红光SiO2,14,10.6 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,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,15,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。,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,16,