10 第10章 有机发光显示原理.pptx

第1页：第10章有机发光显示原理

本章讲解有机发光显示的特点、有机材料的半导体性质、有机发光二极管的发光原理与器件结构，以及聚合物电致发光器件。

第2页：有机发光显示的特点

• 材料广泛：有机材料按结构和分子量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一出现就被认为是一类先进的平板显示技术。

第3页：无机半导体的能带

按能带结构区分导体、半导体与绝缘体：导体为半满带，半导体与绝缘体具有满带与空带，区别在于禁带宽度不同，半导体的禁带较窄。

第4页：有机材料的分子轨道

有机材料具有最高占据分子轨道HOMO与最低未占据分子轨道LUMO，图中给出能态密度、分子轨道能量与空间位置的对应关系。

第5页：跳跃式导电

有机材料中的导电以跳跃式进行：HOMO能级失去的电子与LUMO能级得到的电子，通过在分子之间的跳跃实现电荷传输。

第6页：离域π电子与跳跃传输

π键上的电子在整个能级做共有化运动，形成离域π电子；σ键电子定域，离域π电子在电极之间通过跳跃传输电荷。

第7页：荧光与磷光

• S0是基态，对应HOMO能级；S1、S2是单重激发态，S1对应LUMO能级；T1、T2是三重激发态；
• 跃迁过程：①吸收；②内转换；③系间跨越；④荧光；⑤磷光；⑥再吸收。

第8页：能量转移

发光过程中存在由主体材料向客体材料的辐射能量转移，主要分为两种机制：

• Förster能量转移
• Dexter能量转移

第9页：LED的发光过程

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。

图中标出内建电场、空间电荷区、扩散区与势垒区，以及n区与p区的费米能级EFn、EFp和导带Ec、价带Ev的弯曲，势垒高度qVD＝q(V－V D)相关。

第10页：OLED的电致发光过程

OLED的电致发光包括四个过程：

1. 载流子注入：电子与空穴分别从阴极、阳极越过势垒注入；
2. 载流子传输：经电子传输层与空穴传输层向发光层迁移；
3. 激子形成：电子与空穴在发光层复合形成激子；
4. 复合发光：激子辐射跃迁发光。

第11页：OLED的器件结构

有机发光二极管属夹层式结构，按有机层数量分为三类：

• 单层器件：ITO／发光材料／阴极；
• 双层器件：ITO／空穴传输层／发光层兼电子传输层／阴极；
• 三层器件：ITO／空穴传输层／发光层／电子传输层／阴极。

器件制作在玻璃衬底上，ITO为阳极。

第12页：聚合物电致发光原理

聚合物电致发光中电子与空穴的复合有两种情形：

• 电子和空穴处于相同的分子链；
• 电子和空穴分别处于相邻的分子链。

第13页：聚合物发光二极管的结构

聚合物发光二极管（PLED）的典型结构：玻璃基板／SiO2／ITO阳极／PEDOT/PSS／聚合物阻隔层／RGB聚合物发光层／阴极／SiNx。

• 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；
• 图示为日本Seiko-Epson公司用喷墨打印方法制备的PLED器件，打印精度在1μm左右。

第14页：第10章本章小结

• 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；
• 有机发光二极管属于夹层式结构；
• 有机发光二极管分为小分子OLED和聚合物PLED。