有機(jī)發(fā)光二極管Contents目錄發(fā)展歷史材料特點工作原理應(yīng)用領(lǐng)域未來展望

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）是近年來開發(fā)出的一種新型發(fā)光二極管，其具備簡單的制備工藝、較低的工作電壓、豐富的材料來源、高效能、低能耗、色彩豐富及平面發(fā)光、超薄等諸多優(yōu)異特性，受到全球顯示和照明產(chǎn)業(yè)界的普遍關(guān)注。發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代，Pope等人就發(fā)現(xiàn)了有機(jī)半導(dǎo)體材料的電致發(fā)光現(xiàn)象，但因為他們采用單晶蒽作為發(fā)光層，器件驅(qū)動電壓高，發(fā)光亮度低，并沒有引起人們的重視。1987年，美國Kodak公司的Tang等人采用有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料研制成功低電壓、高亮度的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，第一次展示出了有機(jī)發(fā)光器件廣泛的應(yīng)用前景。此后，OLED成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點，OLED的出現(xiàn)和發(fā)展帶動了有機(jī)光電材料和器件的迅速發(fā)展。發(fā)展歷史OLED技術(shù)的發(fā)展史是與OLED材料與器件的發(fā)展密不可分的。熒光材料為最早應(yīng)用的第一代OLED材料，此類材料受自旋禁阻的限制只能利用25%的單線態(tài)激子發(fā)光，限制了器件的效率。1998年，F(xiàn)orrest報道了磷光材料發(fā)光器件可達(dá)到100%的內(nèi)量子效率。目前效率最高的報道都是基于磷光材料，但是磷光材料價格比較高，器件的穩(wěn)定性也比熒光的差，且藍(lán)色磷光材料的效率和壽命一直達(dá)不到產(chǎn)業(yè)的要求。發(fā)展歷史近年來又提出了稱為第三代OLED的材料的熱活化延遲熒光材料。這種材料屬于熒光材料，但可以通過三線態(tài)激子的反轉(zhuǎn)換實現(xiàn)100%的發(fā)光效率。隨著有機(jī)發(fā)光材料和器件的發(fā)展，近年來關(guān)于有機(jī)半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論方面的研究也越來越受到科學(xué)界的重視。目前,OLED的發(fā)光效率和穩(wěn)定性已滿足中小尺寸顯示器的要求,并廣泛應(yīng)用在儀器儀表和高端智能手機(jī)上,大尺寸OLED電視機(jī)已經(jīng)開始進(jìn)入市場。今后一段時期里,OLED大尺寸技術(shù)將不斷完善,同時OLED照明產(chǎn)品也將逐步進(jìn)入到人們的日常生活。材料特點

有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)是電致有機(jī)材料發(fā)光器件，根據(jù)發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，大致可分為三類：(1)低分子聚合物；(2)高分子聚合物；(3)鑭系有機(jī)金屬。OLED具有柔性彎曲的特點，可以做在塑料等超薄、輕重量的柔性可彎曲的基板上，具有輕、薄、可彎曲等特點，應(yīng)用更加靈活、方便。材料特點

小分子和高分子材料它們的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同，小分子材料主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，高分子材料則采用更簡單的旋轉(zhuǎn)涂覆或噴墨工藝。目前真正在OLED產(chǎn)品中應(yīng)用的是熱蒸鍍的小分子材料，而高分子材料其器件的性能還遠(yuǎn)沒有達(dá)到要求，但其簡單的加工工藝為未來OLED的應(yīng)用降低成本提供了有效途徑。材料特點OLED材料按發(fā)光性質(zhì)又可分為熒光材料和磷光材料，熒光材料是單重態(tài)激子發(fā)光，由于受電子自旋統(tǒng)計的限制，其器件的內(nèi)量子效率最大不超過25％，但熒光材料具有器件長期穩(wěn)定性的優(yōu)點。

磷光材料是三重態(tài)激子發(fā)光，由于可以實現(xiàn)100％的激子發(fā)射，因此用磷光材料制備的OLED具有高效率的特點，但目前藍(lán)光磷光材料仍然存在穩(wěn)定性的問題，極大地限制了磷光材料的應(yīng)用。材料特點最近，人們通過分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計來減小單重態(tài)和三重態(tài)能級的能級差，實現(xiàn)了三重態(tài)激子到單重態(tài)激子的上轉(zhuǎn)換過程，合成出了同樣具有100％激子利用率的熱失活延遲熒光材料，這類材料不但具有熒光材料的高穩(wěn)定性的優(yōu)點，也具有磷光材料高效率的特性，被認(rèn)為是第三代OLED材料。

除了發(fā)光材料，OLED器件中的配套材料也非常重要，如電子傳輸材料和空穴傳輸材料，其要求必須具有良好的成膜特性、良好的電、熱穩(wěn)定性和高的載流子遷移特性。還有電極材料，在陽極材料的選擇上，材料本身必須具有高功函數(shù)和好的透光性，具有4.5~5.3eV的高功函數(shù)、性質(zhì)穩(wěn)定且透光的ITO透明導(dǎo)電膜已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于陽極。在陰極部分，為了增加元件的發(fā)光效率，電子的注入通常需要低功函數(shù)的Ag、Al、Ca、In、Li與Mg等金屬，或低功函數(shù)的復(fù)合金屬來制作陰極。材料特點工作原理OLED是一種電流注入型器件，它的電致發(fā)光包括載流子注入、載流子傳輸、載流子復(fù)合和激子衰減四個過程，它們直接決定了器件的性能。工作原理載流子注入OLED在電場的作用下，陽極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子就會發(fā)生移動，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層移動。載流子傳輸電子傳輸層和空穴傳輸層會分別將電子和空穴移動到器件發(fā)光層的界面處，使得器件發(fā)光層界面處的電子和空穴得以累積。載流子復(fù)合當(dāng)器件發(fā)光層界面處的電子和空穴達(dá)到一定數(shù)目時，電子和空穴會進(jìn)行復(fù)合并在發(fā)光層產(chǎn)生激子。激子衰減激子會使得器件發(fā)光層中的有機(jī)分子被活化，進(jìn)而使得有機(jī)分子最外層的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，由于處于激發(fā)態(tài)的電子極其不穩(wěn)定，其會向基態(tài)躍遷，在躍遷的過程中會有能量以光的形式被釋放出來，進(jìn)而實現(xiàn)了器件的發(fā)光。OLED不像LED那樣以單個像素為主，而是需要大量像素的組合，形成OLED陣列。要點亮這些像素就需要相應(yīng)的驅(qū)動電路，一般通過兩種方式來實現(xiàn)。一種是以動態(tài)掃描的方式(PM-OLED)。這種方式采用共陰極結(jié)構(gòu)，即把各像素的陰極與行電極相連，而陽極與列電極相接，行列交叉點組成像素矩陣。當(dāng)需要某一行發(fā)光時，與之交叉的相應(yīng)列都加上正電壓，無關(guān)列上不加電壓，此時該行若接地就可以點亮該行,以此類推形成逐行掃描。另一種是靜態(tài)的驅(qū)動方式(AM-OLED)。這種方式是制作薄膜晶體管(TFT)陣列，每一個晶體管對應(yīng)一個OLED像素，需要像素點亮?xí)r，打開相應(yīng)的晶體管驅(qū)動OLED，并使之連續(xù)發(fā)光。應(yīng)用領(lǐng)域一、顯示領(lǐng)域作為顯示器件,

OLED具有全固態(tài)、主動發(fā)光、高對比度、響應(yīng)速度快、視角寬、色彩逼真、清晰度高、超薄、易于柔性顯示等諸多優(yōu)點。目前OLED已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、個人數(shù)據(jù)處理器等中小尺寸顯示產(chǎn)品。據(jù)NFDDisplaySearch公司預(yù)測,

2020年之后將超過350億美元，屆時，OLED電視將成為最大的應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域二、照明領(lǐng)域作為照明光源，除了和無機(jī)LED一樣具有綠色、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)越性能外，OLED還具有有別于無機(jī)LED的獨特的優(yōu)點：1.目前唯一的面光源，其光利用率高；2.非常容易用簡單的工藝如印刷技術(shù)做成大面積；3.可以做在塑料等超薄、輕重量的柔性基板上，具有輕、薄、可彎曲等特點，應(yīng)用更加靈活、方便；4.目前唯一一個可作成透明的照明光源。未來展望雖然OLED顯示產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了實用化的階段，并在中小尺寸的應(yīng)用（如手機(jī)）上與LCD形成了有力的競爭，但OLED的技術(shù)優(yōu)勢遠(yuǎn)未體現(xiàn)出來，高效率、高穩(wěn)定性和低成本的有機(jī)電致發(fā)光材料及其配套材料的開發(fā)都將是該領(lǐng)域艱巨而長期的工作，同時量產(chǎn)技術(shù)和純化技術(shù)更是未來OLED材料領(lǐng)域研究的重點。未來，OLED顯示產(chǎn)品和技術(shù)將向著小尺寸－中尺寸－大尺寸－超大尺寸、單色－多色－彩色、無源驅(qū)動－有源驅(qū)動、硬屏－軟屏（柔性顯示）、高分辨率、透明顯示及低成本制作的方向發(fā)展。

未來展望據(jù)YoleDevelopment2012年預(yù)測,全球OLED照明產(chǎn)業(yè)在2020年達(dá)到17億美元。未來2-5年是OLED照明技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、市場發(fā)展的關(guān)鍵時期。OLED照明屏體將向大面積化、高可靠性及高效率發(fā)展,通過原材料選型、制備工藝改進(jìn)降低制造成本。從應(yīng)用領(lǐng)域來看,OLED照明產(chǎn)品將首先應(yīng)用在裝飾和室內(nèi)照明市場上,未來將逐步拓展到通用照明及廣告、醫(yī)療、工業(yè)、汽車等領(lǐng)域?？梢灶A(yù)見的是,未來將會有更多的企業(yè)、機(jī)構(gòu)以及投資者進(jìn)入該領(lǐng)域,技術(shù)的競爭將更加激烈,這無疑將推動OLED照明技術(shù)更快走進(jìn)人們的生活,促進(jìn)WOLED照明產(chǎn)業(yè)在全世界范圍內(nèi)取得更大的發(fā)展?？傊?，無論是在顯示領(lǐng)域，還是在照明領(lǐng)域的應(yīng)用，OLED最終必須解決成本問題，才能在市場中具有競爭力。參考文獻(xiàn)[1]馬東閣OLED顯示與照明——從基礎(chǔ)研究到未來的應(yīng)用[A].光學(xué)與光電技術(shù)，2016(6):16-3[2]王云景，方勇軍OLED顯示器件的原理及應(yīng)用[B].儀表技術(shù)，2007(08):32-3[3]段煉，邱勇有機(jī)發(fā)光材料與器件研究進(jìn)展[A]

.材料研究學(xué)報，2015(05):

29-5[4]費民權(quán)OLED:顯示器件