发光二极管OLED精讲课件.pptx

1、有机发光二极管显示技术OLED有机发光二极管显示技术n有机发光二极管显示器（有机发光二极管显示器（Organic light emitting diode, OLED）:电致发光显示器件电致发光显示器件 本征型电致发光：本征型电致发光：将将ZnS等类型的荧光粉混入纤维素之类等类型的荧光粉混入纤维素之类的电介质中，直接或间接地夹在两电极之间，施加电压后的电介质中，直接或间接地夹在两电极之间，施加电压后使之发光使之发光 电荷注入型电致发光：电荷注入型电致发光：在外加电场作用下使在外加电场作用下使P-N结产生电结产生电荷注入而发光。荷注入而发光。优点：优点： 与与LCD相比，相比，OLED具有全固态

2、，主动发光，高亮度，高具有全固态，主动发光，高亮度，高对比度，超薄，低成本，低功耗，快速响应，宽视角，工对比度，超薄，低成本，低功耗，快速响应，宽视角，工作温度范围宽，易于柔性显示等优点作温度范围宽，易于柔性显示等优点有机发光二极管的结构铟锡氧化物铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层、发光层(EL)与电子传输层与电子传输层(ETL)。n属于载流子双注入型发光器件属于载流子双注入型发光器件n发光机理发光机理：在外

3、界电压驱动下，由电极注入的电子在外界电压驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递和空穴在有机材料中复合放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生了发光现象。跃迁产生了发光现象。发光过程通常由个阶段完成发光过程通常由个阶段完成n（）在外加电场作用下载流子的注入（）在外加电场作用下载流子的注入：电子和空穴分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注入别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能薄膜注入

4、n（）载流子迁移（）载流子迁移：注入的电子和空穴分别从电子输送注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移层和空穴输送层向发光层迁移n（）载流子复合（）载流子复合：电子和空穴复合产生激子电子和空穴复合产生激子n（）激子迁移（）激子迁移：激子在电场作用下迁移，能量传递给激子在电场作用下迁移，能量传递给发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态发光分子，并激发电子从基态跃迁到激发态n（）电致发光（）电致发光：激发态能量通过辐射跃迁产生光子激发态能量通过辐射跃迁产生光子有机发光二极管的材料n阳极材料阳极材料：性质稳定且透光的：性质稳定且透光的ITO透明导电膜。透明导电膜。n阴极部分阴极部分：

5、为了增加元件的发光效率，：为了增加元件的发光效率，Ag、Al、Ca、In、Li与与Mg等金属，复合金属来制作阴极等金属，复合金属来制作阴极（例如：（例如：Mg-Ag镁银）。镁银）。n电子传输层的材料电子传输层的材料：一般通常采用荧光染料化合：一般通常采用荧光染料化合物。如物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。（等。（ Alq被广泛被广泛用于绿光，用于绿光，Balq和和DPVBi则被广泛应用于蓝光则被广泛应用于蓝光 ）n空穴传输层的材料空穴传输层的材料：一种芳香胺荧光化合物，如：一种芳香胺荧光化合物，如TPD、TDATA等有机材料。

6、等有机材料。OLED分类分类n根据材料不同根据材料不同OLED可以分为两大类可以分为两大类： 聚合物器件（聚合物器件（PLED）和小分子器件）和小分子器件n按照驱动方式不同也可分为两种按照驱动方式不同也可分为两种： 有源驱动（有源驱动（AM-OLED）方式和无源驱动方式（）方式和无源驱动方式（PM-OLED)n随着技术的发展，产生了很多新的分类方随着技术的发展，产生了很多新的分类方法或法或新型器件新型器件：柔韧性柔韧性OLED、顶部发射、顶部发射OLED、磷、磷光光OLED 、微显示、微显示OLED 、白光、白光OLED 、层叠结构、层叠结构OLED等等有机发光二极管制备工艺有机发光二极管制备

7、工艺nOLED器件的发光效率和稳定性、器件的成品率乃至器器件的发光效率和稳定性、器件的成品率乃至器件的成本等都要受到工艺技术的控制件的成本等都要受到工艺技术的控制n有机发光二极管工艺技术的发展对产业化进程尤为重要有机发光二极管工艺技术的发展对产业化进程尤为重要n制备工艺制备工艺可分为小分子有机发光二极管可分为小分子有机发光二极管OLED工艺技术工艺技术和聚合物发光二极管和聚合物发光二极管PLED工艺技术两大类工艺技术两大类n小分子通常用蒸镀方法或干法制备，小分子通常用蒸镀方法或干法制备，一般用溶液方法或湿法制备一般用溶液方法或湿法制备小分子的工艺小分子的工艺n制备过程中的关键工艺技术，制备过程

8、中的关键工艺技术，其中包括基其中包括基片的清洗和预处理、阴极隔离柱制备、有机功能薄膜和金片的清洗和预处理、阴极隔离柱制备、有机功能薄膜和金属电极的制备、彩色化技术、封装技术属电极的制备、彩色化技术、封装技术n与工艺技术密切相关的器件稳定性和寿命的问题与工艺技术密切相关的器件稳定性和寿命的问题OLED的驱动方式的驱动方式一、无源驱动（PMOLED）（被动式驱动） 静态驱动电路 动态驱动电路二、有源驱动（AMOLED）（主动式驱动）目前很多驱动电路采用正向恒流反向恒压的驱动模式目前很多驱动电路采用正向恒流反向恒压的驱动模式技术技术具有下列具有下列优越优越的使用特性的使用特性自发光器件，自发光器件，

9、高亮度高亮度，高高发光发光效率效率全固全固态组态组件，件，抗震性抗震性好，能好，能适应恶劣环境适应恶劣环境可以做得很薄可以做得很薄厚度厚度为为目前液晶的目前液晶的1/31/3高高对比度对比度微秒微秒级反应时间级反应时间 超超广广視角視角低功率消耗低功率消耗可使用溫度可使用溫度范围范围大大可曲可曲挠挠面板面板有有机发机发光光二极管缺点二极管缺点n使用使用寿命寿命仍不及仍不及LCDOLED的的寿命约为寿命约为10000小時。小時。nOLED 的各的各个个色彩不色彩不均均红绿蓝红绿蓝這三個這三個个像个像素素都需要不同的都需要不同的驱动电驱动电压压，导致导致色彩平衡性色彩平衡性较较差差，精细度精细度有

10、待加強有待加強应用应用 可以卷起来的显示器可以卷起来的显示器OLED的应用的应用一、OLED在头戴显示器领域的应用与LCD和LCOS相比，OLED在头戴显示器的应用有非常大的优势：清晰鲜亮的全彩显示、超低的功耗等，是头戴式显示器发展的一大推动力。二、OLED在MP3领域的应用属于新崛起的种类，被誉为“梦幻显示屏”。 未来照明发展未来照明发展OLED（1）1997-2001年，年，OLED的试验阶段的试验阶段在这个阶段，在这个阶段，OLED开始走出实验室，主要应用在汽开始走出实验室，主要应用在汽车音响面板，车音响面板，PDA手机上手机上但产量非常有限，产品规格也很少，均为无源驱动，但产量非常有限

11、，产品规格也很少，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性质。单色或区域彩色，很大程度上带有试验和试销性质。2001年全球销售额仅年全球销售额仅1.5亿美元亿美元OLED的应用大概可以分为三个阶段：的应用大概可以分为三个阶段：n（2）20022005年：年： 成长阶段成长阶段n这个阶段人们将能广泛接触到带有这个阶段人们将能广泛接触到带有OLED的产品，的产品，包括车载显示器，包括车载显示器，PDA、手机、手机、DVD、数码相机、数码相机、头盔用微显示器和家电产品。产品正式走入市场，头盔用微显示器和家电产品。产品正式走入市场，主要是进入传统主要是进入传统LCD、VFD等显示领域等

12、显示领域n仍以无源驱动、单色或多色显示、仍以无源驱动、单色或多色显示、10英寸以下面英寸以下面办为主，但有源驱动的、全彩色和办为主，但有源驱动的、全彩色和10英寸以上面英寸以上面板也开始投入使用。板也开始投入使用。n（3）2005年以后：年以后：OLED的成熟阶段的成熟阶段n随着随着OLED产业化技术的日渐成熟，产业化技术的日渐成熟，OLED将全面将全面出击显示器市场并拓展属于自己的应用领域。其出击显示器市场并拓展属于自己的应用领域。其各项技术优势将得到充分发掘和发挥。各项技术优势将得到充分发掘和发挥。n初步估计，除了传统领域外，初步估计，除了传统领域外，OLED的各项技术将的各项技术将在以下

13、在以下4个领域得到巨大发展：个领域得到巨大发展：n1.3G通信终端通信终端n2.壁挂电视壁挂电视和桌面电脑显示器和桌面电脑显示器n3.军事和特殊应用军事和特殊应用n4.柔软显示器柔软显示器n目前国际上目前国际上OLED技术发展有以下技术发展有以下几个重要趋势：几个重要趋势：n（1) 开发新型高效稳定得开发新型高效稳定得OLED有机材料，进一有机材料，进一步提高器件性能步提高器件性能n（2)改善生产工艺，提高器件稳定性和成品率，改善生产工艺，提高器件稳定性和成品率，以保证产品推向市场后的竞争力以保证产品推向市场后的竞争力n（3)研制彩色显示屏及相关驱动电路研制彩色显示屏及相关驱动电路n（4)为了

14、实现大面积显示，研发有源驱动的为了实现大面积显示，研发有源驱动的OLED显示器显示器国内研发单位n清华大学、华南理工、北京大学、吉林大学、清华大学、华南理工、北京大学、吉林大学、上海大学、香港城市大学，长春光机所、北京上海大学、香港城市大学，长春光机所、北京化学所等高校、研究所、以及北京新东方、上化学所等高校、研究所、以及北京新东方、上海广电电子、中国普天集团、长春竺宝科技、海广电电子、中国普天集团、长春竺宝科技、杭州东方通信等企业约杭州东方通信等企业约4040多家。多家。n北京维信诺科技有限公司，清华大学技术入股，北京维信诺科技有限公司，清华大学技术入股，建有中国大陆第一条建有中国大陆第一条

15、OLEDOLED试生产线试生产线 n上海航天欧德上海航天欧德( (上海大学上海大学) )，与杭州士兰微电子，与杭州士兰微电子合作，成功开发出具有自主知识产权的国内第合作，成功开发出具有自主知识产权的国内第一款一款OLEDOLED专用驱动专用驱动ICIC芯片。芯片。 国内第一条国内第一条OLED生产线生产线有机发光二极管前沿显示技术有机发光二极管前沿显示技术从发光材料和器件结构：从发光材料和器件结构：n白光白光OLEDn透明透明OLEDn表面发射表面发射OLEDn多分子发射多分子发射OLED白光白光OLED从发光光谱：从发光光谱：1) 双色白光器件双色白光器件：互补的蓝色和橙色复合得到：互补的蓝

16、色和橙色复合得到n优点：结构简单，发光光谱稳定，器件寿命长优点：结构简单，发光光谱稳定，器件寿命长n缺点：红绿色发光较弱，用于显示器，会带来色域狭缺点：红绿色发光较弱，用于显示器，会带来色域狭小的问题小的问题2) 三色白光器件三色白光器件n优点：可以很好解决双色白光器件的问题优点：可以很好解决双色白光器件的问题n缺点：结构复杂，载流子复合发光区域的控制很难，缺点：结构复杂，载流子复合发光区域的控制很难，器件发光光谱随电压、时间变化都较大，寿命不如双器件发光光谱随电压、时间变化都较大，寿命不如双色白光器件色白光器件, 白光研究中的难点。白光研究中的难点。白光白光OLED从结构上看从结构上看n单发

17、光层白光器件单发光层白光器件n多发光层白光器件多发光层白光器件从使用电致发光材料分：从使用电致发光材料分：n小分子白光器件小分子白光器件: 绿色稳定，红，蓝欠稳定绿色稳定，红，蓝欠稳定n聚合物白光器件：寿命短聚合物白光器件：寿命短从发光性质分：从发光性质分：n荧光器件荧光器件n磷光器件磷光器件透明透明OLED技术技术nOLED的发光材料在可见光区都具有很高的透的发光材料在可见光区都具有很高的透过率过率采用透明的阴极就可得到透明采用透明的阴极就可得到透明OLED可用于镜片，车窗上，通电后发光，不通电透明可用于镜片，车窗上，通电后发光，不通电透明叠层叠层OLED器件和多光子发射器件和多光子发射OL

18、EDE1E2E3E4绝缘层E2E1E3E4绝缘层表面发射表面发射OLED技术技术n从与地板相反的方向获取发光，是一项令人注从与地板相反的方向获取发光，是一项令人注目的可提高目的可提高OLED面板亮度的技术。面板亮度的技术。n必须采用透明导电材料降低阴极的电阻必须采用透明导电材料降低阴极的电阻nHung等发明了一种新的透明阴极结构：等发明了一种新的透明阴极结构：Li(0.3nm)/Al(0.2nm)/Ag(20nm)/折射率匹配折射率匹配层层 Li(0.3nm)/Al(0.2nm)：能实现良好的电子注：能实现良好的电子注入功能入功能 Ag层：降低电阻的作用层：降低电阻的作用喷墨打印制备喷墨打印制

19、备OLEDn聚合物聚合物OLED器件的制备中，聚合物薄膜制备通常采器件的制备中，聚合物薄膜制备通常采用旋涂用旋涂n旋涂的优点：能实现大面积均匀成膜旋涂的优点：能实现大面积均匀成膜n缺点：无法控制成膜区域，只能制备单色器件缺点：无法控制成膜区域，只能制备单色器件 对聚合物溶液的利用率很低（只有对聚合物溶液的利用率很低（只有1%的利用率）的利用率）喷墨打印技术：喷墨打印技术：优点优点：可以制备彩色器件，对溶液的利用率可提高：可以制备彩色器件，对溶液的利用率可提高98%缺点缺点：难形成均匀、连续的膜，器件制备成功率很低，：难形成均匀、连续的膜，器件制备成功率很低，与旋涂工艺成膜制备的器件相比，驱动电

20、压升高，效与旋涂工艺成膜制备的器件相比，驱动电压升高，效率降低率降低2倍以上倍以上喷墨打印制备喷墨打印制备OLED的过程的过程ITO 透明电极PI隔离柱玻璃基片导电聚合物PEDOT/PASS层打印头红光发光层绿光发光层蓝光发光层（兼电子传输层）阴极(Ca/AL)柔性OLEDnOLED最大的优势在于能够实现柔性显示器件，与塑料晶最大的优势在于能够实现柔性显示器件，与塑料晶体管技术相结合，可以支撑电子报纸，墙纸电视，可穿戴体管技术相结合，可以支撑电子报纸，墙纸电视，可穿戴的显示器等产品塑料即便与玻璃基片相比，有以下缺点：的显示器等产品塑料即便与玻璃基片相比，有以下缺点：n（1）平整性比玻璃基片差平

21、整性比玻璃基片差，基片表面的突起会给膜层结，基片表面的突起会给膜层结构带来缺陷，引起器件损坏。构带来缺陷，引起器件损坏。n（2）塑料基片的水、氧透过率远大于玻璃基片，而）塑料基片的水、氧透过率远大于玻璃基片，而水、水、氧是造成器件老化氧是造成器件老化的主要因素。的主要因素。n（3）由于塑料基片玻璃化温度低，所以）由于塑料基片玻璃化温度低，所以ITO电极要在低电极要在低温下制作，制成的温下制作，制成的ITO导电膜电阻率高、透明度差而且与导电膜电阻率高、透明度差而且与基片之间附着能力差，膨胀系数相反，基片之间附着能力差，膨胀系数相反，温度升高时容易剥温度升高时容易剥落落，而且电流过大时，器件产生的焦耳热也可能使，而且电流过大时，器件产生的焦耳热也可能使ITO剥剥落。落。微显示OLEDn集成于硅片上的集成于硅片上的OLEDn体积小，成本低，大视角，高响应速度，低压体积小，成本低，大视角，高响应速度，低压驱动驱动