有机发光二极管（oled）的发展、机理及应用

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1、有机发光二极管（OLED）的发展、机理及应用张龙天刘宇赵欧狄屈小芳北京大学化学与分子工程学院2009级3班摘要本文主要对有机发光二极管的产生背景、结构、原理以及研究热点和发展前景进行了相应的概述。关键词有机发光二极管电致发光机理商业化一、概述1、产生背景20世纪，显示器技术作为人机联系和信息展示的窗口已应用于军事、工业、交通、通讯、教育、航空航天、卫星遥感、娱乐及医疗等各个领域。在信息社会飞速发展的今天，信息数字化对显示器提出了更高、更多的要求。显液晶示器的大屏幕、高清晰度、轻便小巧、价格低廉及平板化已成为人们追求的

2、新目标。显示器成为电子工业及微电子和计算机之后的又一发展热点，并孕育着巨大的市场。20世纪80年代开始得到广泛使用的液晶显示器虽然取得了令人瞩目的成果。但是液晶体本身不能发光，依赖背光源或环境光才能显示图像，存在视角小、响应速度慢（毫秒级）、不能在低温下使用等缺点。因此，人们试图寻找一种能够替代液晶物质的新型发光材料，OLED应运而生。由于有机共轭高分子材料在未掺杂状态下具有半导体的特性，随着高纯度的导电高分子材料的合成，并且由于它们具有材料制备简单，加工大面积薄膜器件工艺简易，成本低等优点，因此完全有可能将这些材料

3、作为有机半导体材料来取代无机材料制备半导体器件，包括普通的晶体管、场效应晶体管（FET）、光电二极管等等。2、出现、发展及分类物质在外加的电场作用下被一定的电能所激发而产生的发光现象，我们称之为电致发光（electroluminescence，EL）。1987年，美国Kodak柯达公司的TangCW（邓青云）等人将8-羟基喹啉铝（Alq3）为发光材料并结合芳香二胺作空穴传输材料，首次获得了高效率的有机发光二极管，开创了有机EL材料及器件研究的新局面。1990年，英国剑桥大学的Burroughes等人首次报道了用聚对亚

4、苯基-1，2-亚乙烯制作的聚合物发光二极管（PLED）。聚亚苯基-1，2-亚乙烯（PPV）作为高分子（有机）发光二极管的发光材料在电场的作用下发出亮丽的黄绿光。随后，美国加州大学的Heeger等人又利用可溶性的聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）对亚苯基-1，2-亚乙烯]（MEH-PPV）做发光材料制备了效率更高的PLED。简单地，我们可将发光二极管分为OLED（有机发光二极管OrganicLight-EmittingDiodes）和PLED（聚合物发光二极管PolymerLight-EmittingDiodes）

5、，目前均已开发出成熟产品。PLED主要优势相对于OLED是其柔性大面积显示。但由于产品寿命问题，目前市面上的产品主要应用的仍是OLED。OLED与TFT-LCD薄膜晶体管液晶显示器（ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay）是不同类型的产品。部分国家又称OLED为有机电激发1光显示OELD（OrganicElectroluminescenceDisplay）。OLED具有自发光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率、全彩化、制程简单等优点；OLED显示器的种类可分单色、多彩及全彩等

6、种类，而其中以全彩制作技术最为困难，OLED显示器依驱动方式的不同又可分为被动式（PassiveMatrix，PMOLED）与主动式（activematrix，AMOLED）。二、发光机理1、OLED的结构有机EL器件的基本结构属于夹层式结构，即具有半导体性质的有机薄膜被两侧电极像三明治一样夹在中间，并且至少一侧为透明电极以获得面发光。如下图所展示的是一个典型的OLED的器件结构。由于有机EL器件制膜温度低，一般使用的阳极多为透明的氧化铟—氧化锡玻璃电极（ITO）。然后，在ITO电极上制备单层或多层的有机功能薄膜。其

7、中，对于可溶性的聚合物活性材料，通常采用旋转涂层法制膜；而对于有机小分子或寡聚物，则通过真空蒸镀法制膜。最后，采用钙、钡、铝或镁等低功函的金属做阴极材料，将其蒸镀在有机膜上。从器件的效率和实用方面考虑，由空穴传输层（HTL）、电子传输层（ETL）和将电能转化为光能[1]的发光层（EML）组成的三层有机薄膜器件结构是目前有机EL器件中最常用的器件结构。2、OLED的能带结构绝大多数有机电致发光材料属于有机半导体，他们长程无序，短程有序，分子间的相互作用是范德华力，分子内电子的局域性强，属于非晶固体，这种结构对电子的运输

8、不利。但考虑到有机半导体具有光吸收边及其电导率与温度成反比的关系，表明有机半导体也存在能带结构。与无机半导体晶体的能带相比较，可以把有机半导体中的成键轨道比作无机半导体的价带，反键轨道比作导带，最高占有分子轨道（HighestOccupiedMolecularOrbits,HOMO）则是价带顶，最低未占有分子轨道（LowestUnoccupie