有机发光二极管的材料特点及原理

有机发光二极管Contents目录发展历史材料特点工作原理应用领域未来展望

有机发光二极管（OLED）是近年来开发出的一种新型发光二极管，其具备简单的制备工艺、较低的工作电压、丰富的材料来源、高效能、低能耗、色彩丰富及平面发光、超薄等诸多优异特性，受到全球显示和照明产业界的普遍关注。发展历史20世纪60年代，Pope等人就发现了有机半导体材料的电致发光现象，但因为他们采用单晶蒽作为发光层，器件驱动电压高，发光亮度低，并没有引起人们的重视。1987年，美国Kodak公司的Tang等人采用有机小分子半导体材料研制成功低电压、高亮度的有机发光二极管(OLED)，第一次展示出了有机发光器件广泛的应用前景。此后，OLED成为学术界和产业界的研究热点，OLED的出现和发展带动了有机光电材料和器件的迅速发展。发展历史OLED技术的发展史是与OLED材料与器件的发展密不可分的。荧光材料为最早应用的第一代OLED材料，此类材料受自旋禁阻的限制只能利用25%的单线态激子发光，限制了器件的效率。1998年，Forrest报道了磷光材料发光器件可达到100%的内量子效率。目前效率最高的报道都是基于磷光材料，但是磷光材料价格比较高，器件的稳定性也比荧光的差，且蓝色磷光材料的效率和寿命一直达不到产业的要求。发展历史近年来又提出了称为第三代OLED的材料的热活化延迟荧光材料。这种材料属于荧光材料，但可以通过三线态激子的反转换实现100%的发光效率。随着有机发光材料和器件的发展，近年来关于有机半导体基础理论方面的研究也越来越受到科学界的重视。目前,OLED的发光效率和稳定性已满足中小尺寸显示器的要求,并广泛应用在仪器仪表和高端智能手机上,大尺寸OLED电视机已经开始进入市场。今后一段时期里,OLED大尺寸技术将不断完善,同时OLED照明产品也将逐步进入到人们的日常生活。材料特点

有机发光二极管(OLED)是电致有机材料发光器件，根据发光材料的结构和性质，大致可分为三类：(1)低分子聚合物；(2)高分子聚合物；(3)镧系有机金属。OLED具有柔性弯曲的特点，可以做在塑料等超薄、轻重量的柔性可弯曲的基板上，具有轻、薄、可弯曲等特点，应用更加灵活、方便。材料特点

小分子和高分子材料它们的差异主要表现在器件的制备工艺不同，小分子材料主要采用真空热蒸发工艺，高分子材料则采用更简单的旋转涂覆或喷墨工艺。目前真正在OLED产品中应用的是热蒸镀的小分子材料，而高分子材料其器件的性能还远没有达到要求，但其简单的加工工艺为未来OLED的应用降低成本提供了有效途径。材料特点OLED材料按发光性质又可分为荧光材料和磷光材料，荧光材料是单重态激子发光，由于受电子自旋统计的限制，其器件的内量子效率最大不超过25％，但荧光材料具有器件长期稳定性的优点。

磷光材料是三重态激子发光，由于可以实现100％的激子发射，因此用磷光材料制备的OLED具有高效率的特点，但目前蓝光磷光材料仍然存在稳定性的问题，极大地限制了磷光材料的应用。材料特点最近，人们通过分子结构的设计来减小单重态和三重态能级的能级差，实现了三重态激子到单重态激子的上转换过程，合成出了同样具有100％激子利用率的热失活延迟荧光材料，这类材料不但具有荧光材料的高稳定性的优点，也具有磷光材料高效率的特性，被认为是第三代OLED材料。

除了发光材料，OLED器件中的配套材料也非常重要，如电子传输材料和空穴传输材料，其要求必须具有良好的成膜特性、良好的电、热稳定性和高的载流子迁移特性。还有电极材料，在阳极材料的选择上，材料本身必须具有高功函数和好的透光性，具有4.5~5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜已经被广泛应用于阳极。在阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子的注入通常需要低功函数的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属，或低功函数的复合金属来制作阴极。材料特点工作原理OLED是一种电流注入型器件，它的电致发光包括载流子注入、载流子传输、载流子复合和激子衰减四个过程，它们直接决定了器件的性能。工作原理载流子注入OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层移动。载流子传输电子传输层和空穴传输层会分别将电子和空穴移动到器件发光层的界面处，使得器件发光层界面处的电子和空穴得以累积。载流子复合当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时，电子和空穴会进行复合并在发光层产生激子。激子衰减激子会使得器件发光层中的有机分子被活化，进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激发态，由于处于激发态的电子极其不稳定，其会向基态跃迁，在跃迁的过程中会有能量以光的形式被释放出来，进而实现了器件的发光。OLED不像LED那样以单个像素为主，而是需要大量像素的组合，形成OLED阵列。要点亮这些像素就需要相应的驱动电路，一般通过两种方式来实现。一种是以动态扫描的方式(PM-OLED)。这种方式采用共阴极结构，即把各像素的阴极与行电极相连，而阳极与列电极相接，行列交叉点组成像素矩阵。当需要某一行发光时，与之交叉的相应列都加上正电压，无关列上不加电压，此时该行若接地就可以点亮该行,以此类推形成逐行扫描。另一种是静态的驱动方式(AM-OLED)。这种方式是制作薄膜晶体管(TFT)阵列，每一个晶体管对应一个OLED像素，需要像素点亮时，打开相应的晶体管驱动OLED，并使之连续发光。应用领域一、显示领域作为显示器件,

OLED具有全固态、主动发光、高对比度、响应速度快、视角宽、色彩逼真、清晰度高、超薄、易于柔性显示等诸多优点。目前OLED已广泛应用于手机、个人数据处理器等中小尺寸显示产品。据NFDDisplaySearch公司预测,

2020年之后将超过350亿美元，届时，OLED电视将成为最大的应用。应用领域二、照明领域作为照明光源，除了和无机LED一样具有绿色、环保、节能等优越性能外，OLED还具有有别于无机LED的独特的优点：1.目前唯一的面光源，其光利用率高；2.非常容易用简单的工艺如印刷技术做成大面积；3.可以做在塑料等超薄、轻重量的柔性基板上，具有轻、薄、可弯曲等特点，应用更加灵活、方便；4.目前唯一一个可作成透明的照明光源。未来展望虽然OLED显示产品已经进入了实用化的阶段，并在中小尺寸的应用（如手机）上与LCD形成了有力的竞争，但OLED的技术优势远未体现出来，高效率、高稳定性和低成本的有机电致发光材料及其配套材料的开发都将是该领域艰巨而长期的工作，同时量产技术和纯化技术更是未来OLED材料领域研究的重点。未来，OLED显示产品和技术将向着小尺寸－中尺寸－大尺寸－超大尺寸、单色－多色－彩色、无源驱动－有源驱动、硬屏－软屏（柔性显示）、高分辨率、透明显示及低成本制作的方向发展。

未来展望据YoleDevelopment2012年预测,全球OLED照明产业在2020年达到17亿美元。未来2-5年是OLED照明技术、产业、市场发展的关键时期。OLED照明屏体将向大面积化、高可靠性及高效率发展,通过原材料选型、制备工艺改进降低制造成本。从应用领域来看,OLED照明产品将首先应用在装饰和室内照明市场上,未来将逐步拓展到通用照明及广告、医疗、工业、汽车等领域。可以预见的是,未来将会有更多的企业、机构以及投资者进入该领域,技术的竞争将更加激烈,这无疑将推动OLED照明技术更快走进人们的生活,促进WOLED照明产业在全世界范围内取得更大的发展。总之，无论是在显示领域，还是在照明领域的应用，OLED最终必须解决成本问题，才能在市场中具有竞争力。参考文献[1]马东阁OLED显示与照明——从基础研究到未来的应用[A].光学与光电技术，2016(6):16-3[2]王云景，方勇军OLED显示器件的原理及应用[B].仪表技术，2007(08):32-3[3]段炼，邱勇有机发光材料与器件研究进展[A]

.材料研究学报，2015(05):

29-5[4]费民权OLED:显示器件