【文章內(nèi)容簡介】 料為我們首次采用的 9, 10二苯乙炔基蒽 ( 9, 10bis ( pheny lethny ) anthracene,BPEA ) 。 PVCz 和BPEA 的二氯乙烷溶液通過在 IT O ( indiumt inoxide) 玻璃上旋涂成膜。 3Alq 則在 MPa 的真空下蒸鍍在 PVCZ 膜上 , 在同樣條件下將金屬 Al 蒸鍍在 3Alq蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 膜上。器件的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 IT O 和 Al 分別作為器件的正極和陰極 , 在正向電壓 ( ITO 接正 ) 驅(qū)動下 , 可以透過 ITO 膜觀察到器件的發(fā)光。 ITO 和 Al分別作為器件的正極和陰極 , 在正向電壓 ( ITO 接正 ) 驅(qū)動下 , 可以透過 ITO 膜觀察到器件的發(fā)光。 圖 有機(jī) EL 器件的結(jié)構(gòu)示意圖 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 引言 有機(jī)電致發(fā)光 ( OLE )就是指有機(jī)材料在電流或電場的激發(fā)作用下發(fā)光的現(xiàn)象。根據(jù)所使用的有機(jī)電致發(fā)光材料的不同 , 人們有時將利用有機(jī)小分子為發(fā)光材料制成的器件稱為有機(jī)電致發(fā)光器件 , 簡稱 OLED。 而將利用高分子作為電致發(fā)光材料制成的器件稱為高分子電致發(fā)光器件 , 簡稱 PLED。 有機(jī)電致發(fā)光器件 (anic lightem itting devices,OL ED) 以其優(yōu)越的性能脫穎而出 , 具有如下優(yōu)點(diǎn) : (1) 結(jié)構(gòu)簡單 , 體積小 , 重量輕 , 成本低 , 易進(jìn)行大規(guī)模、大面積生產(chǎn) , 具有超薄、大面積、便于攜帶 、平板顯示等特點(diǎn)。 (2) 主動發(fā)光 , 視角范圍大 , 接近于 180176。 。 響應(yīng)速度快 , 圖像穩(wěn)定 , 圖像刷新率比液晶顯示器快 100 倍～ 1000 倍 。 發(fā)光效率高 , 亮度大 , 可實(shí)現(xiàn)全色顯示。 (3) 有機(jī)材料的機(jī)械性能好 , 易加工成各種形狀 。 可以采用樹脂作為基板 , 制備可折疊的柔性顯示器。 (4) 驅(qū)動電壓低 , 能耗低 , 能與半導(dǎo)體集成電路的電壓相匹配 , 使大屏幕平板顯示的驅(qū)動電路容易實(shí)現(xiàn)。 (5) 全固態(tài)結(jié)構(gòu) , 抗震性能好 , 因而可以適應(yīng)巨大的加速度和劇烈振動等惡劣環(huán)境。 OL ED 的應(yīng)用前景非常誘人 , 它完全可以代替陰極射線管 (CRT )、液晶顯示器 (LCD )、發(fā)光二極管 (LED) , 實(shí)現(xiàn)顯示器件的輕量化、薄型化、高亮度、快速響應(yīng)、高清晰度、低電壓化、高效率化和低成本化。另外 , 它還可以作為新型光源使用。 有機(jī)電致發(fā)光器件 有機(jī)電致發(fā)光屬于注入式的有機(jī)分子激子復(fù)合發(fā)光，它能將電能直接轉(zhuǎn)化為光能。 有機(jī)電致發(fā)光器件是一種由夾在兩電極間的具有半導(dǎo)體特性的有機(jī)薄膜材料構(gòu)成的夾心式結(jié)構(gòu)。其正極通常用三芳基胺類和多苯環(huán)的芳基胺類衍生物制成的透明的電極，其負(fù)極則由金屬薄膜制成。當(dāng)直流電壓施于這兩極時， 從負(fù)極注入電子，從正極拉走電子 —— 相當(dāng)于從正極注入空穴。這些電子和空穴載流子在蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 有機(jī)薄膜發(fā)光層內(nèi)遷移、相遇并復(fù)合形成激子，激子擴(kuò)散進(jìn)行能量傳遞形成發(fā)光材料激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的發(fā)光材料輻射躍遷導(dǎo)致發(fā)光。 有機(jī)電致發(fā)光器件中的發(fā)光層是決定電致發(fā)光性能的最重要的一層。選用不同的有機(jī)材料，就能提供各種不同顏色的發(fā)光層。 根據(jù)發(fā)光材料的載流子注入和傳輸特性的不同，有機(jī)電致發(fā)光器件可以分為單層和多層膜夾心式等不同結(jié)構(gòu)類型。單層結(jié)構(gòu)器件制作相對簡單，主要用來研究發(fā)光材料的基本性能。多層結(jié)構(gòu)器件制作比較復(fù)雜。但由于增加了載流 子傳輸層，故可以降低驅(qū)動電壓，并可提高電子和空穴在發(fā)光層中的復(fù)合幾率，從而提高發(fā)光亮度和發(fā)光效率。這是目前常用的有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)類型。 目前有機(jī)電致發(fā)光器件的制備技術(shù)有“小分子”技術(shù)和“共軛高聚物”技術(shù)?！靶》肿印奔夹g(shù)是將“小分子”薄膜和電極用蒸發(fā)法淀積在玻璃襯底上。其特點(diǎn)是在亮度和使用壽命上有試驗(yàn)性優(yōu)勢?！肮曹椄呔畚铩奔夹g(shù)則可采用淀積光致抗蝕劑層的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制備在襯底上，而且電極可用涂層機(jī)印在薄膜上。其特點(diǎn)是造價低，能大面積制備，對溫度不很敏感。日本的 先鋒電子公司早在幾年前就推出用“小分子”技術(shù)制備汽 車收音機(jī)顯示器計劃；此外，荷蘭菲利浦公司也在開發(fā)幾種高聚物產(chǎn)品。 有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu) OLED 器件的基本結(jié)構(gòu)屬于夾層式結(jié)構(gòu) , 發(fā)光層被兩側(cè)電極像三明治一樣夾在中間 , 一側(cè)為透明電極以便獲得面發(fā)光輸出。陽極一般使用功函數(shù)較高的材料即氧化銦 氧化錫 ( ITO )。在 ITO 上再用蒸發(fā)蒸鍍法或旋轉(zhuǎn)涂層法制備單層或多層有機(jī)膜 , 膜上面是金屬陰極。由于金屬的電子逸出功函數(shù)影響電子的注入效率 , 因此要求其功函數(shù)盡可能低。 大多數(shù)有機(jī)電致發(fā)光材料是單極性的 , 同時具有均等的空穴和電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)材料很少 , 一般只具有良好傳輸空穴的性質(zhì)或傳輸電子的性質(zhì)。為了增加空穴和電子的復(fù)合幾率 , 提高器件的效率和壽命 ,OLED 的結(jié)構(gòu)從簡單的單層器件發(fā)展到雙層器件、三層器件甚至多層器件 , 如圖 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 有機(jī)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)圖 EL 2發(fā)光材料 。 HTL 2空穴傳輸層 。 ETL 2電子傳輸層 。 ELL 2空穴傳輸層 。 H IL 2空穴注入層 。 E IL 2電子注入層。 因?yàn)椴捎脝螛O性的有機(jī)物質(zhì)作為單層器件的發(fā)光材料 , 會使電子與空穴的復(fù)合自然地靠近某一電極 ,當(dāng)復(fù)合區(qū)越靠近這一電極 , 就越容易被該電極所淬滅 , 而這種淬滅有損于有機(jī)物的有效發(fā)光 , 從而使 OLED 發(fā)光效率降低。采用雙層、三層甚至多層結(jié)構(gòu)的 OLED, 能充分發(fā)揮各功能層的作用 , 調(diào)節(jié)空穴和電子注入到發(fā)光層的速率 , 使注入的電子和空穴限制在發(fā)光層處發(fā)生復(fù)合 , 可提高器件的發(fā)光效率。只有使注入的電子和空穴最大限度地在發(fā)光層處復(fù)合 , 才能提高器件的發(fā)光效率。 由于大多數(shù)有機(jī)材料導(dǎo)電性能較差 , 只有在很高的電場強(qiáng)度下才能使載流子從一個分子流向另一個分子 , 因此有機(jī)膜的總厚度不宜超過幾百納米 , 否則器件的驅(qū)動電壓太高 , 失去了 OLED 的實(shí)際應(yīng)用價值。 OLED 發(fā)光機(jī)理 OLED 的發(fā)光機(jī)理一般認(rèn)為是在外界電壓的驅(qū)動下 , 由電極注入的電子和空穴在有機(jī)物中相遇 , 并將能量傳遞給有機(jī)發(fā)光分子 , 將電能轉(zhuǎn)換為分子內(nèi)能 , 使其受到激發(fā) , 從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) , 當(dāng)受激發(fā)分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時輻射躍遷而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。 OL ED 的發(fā)光過程可以看作是分以下四個過程完成的 , 如圖 6: 有機(jī)發(fā)光器件的發(fā)光過程由以下幾個階段完成 :l)載流子的注入 :在外加電場的條件下，兩種載流子 電子和空穴分別由陰極和陽極向夾在電極間的有機(jī)功能薄膜層注入 。2)載流子的遷移 :注入的載流子分別 從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移 。3)激子的形成和遷移 :電子和空穴在發(fā)光層中相遇結(jié)合，形成激子，激子在電場作用下遷移，將能量傳遞給發(fā)光材料的發(fā)光分子，并激發(fā)電子從蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 基態(tài)能級躍遷到激發(fā)態(tài) 。4)電致發(fā)光 :激發(fā)態(tài)能量通過輻射弛豫過程產(chǎn)生光子，釋放出光能。 為了提高器件的效率和壽命 , 研究工作者們不僅進(jìn)行了如圖 件結(jié)構(gòu)改進(jìn) , 制作出從單層到多層的 OL ED, 而且近年來將研究熱點(diǎn)集中在從微觀上對構(gòu)成 OL ED 的層與層內(nèi)表面的相互作用進(jìn)行研究 , 提高有機(jī)材料功能層與無機(jī) ITO 玻璃表面、陰極表面及 各有機(jī)功能層間的附著性 , 使得來自陽極和陰極的載流子更容易注入到有機(jī)功能薄膜中。 圖 OL ED 的發(fā)光過程 當(dāng)電極上加有電壓時 ， 發(fā)光層就產(chǎn)生光輻射 。 和無機(jī)薄膜電致發(fā)光器 （ TFEL）不同 ， 有機(jī)材料的電致發(fā)光屬于注入式的復(fù)合發(fā)光 ， 其發(fā)光機(jī)理是由正極和負(fù)極產(chǎn)生的空穴和電子在發(fā)光材料中復(fù)合成激子 ， 激子的能量轉(zhuǎn)移到發(fā)光分子 ， 使發(fā)光分子中的電子被激發(fā)到激發(fā)態(tài) ， 而激發(fā)態(tài)是一個不穩(wěn)定的狀態(tài) ， 去激過程產(chǎn)生可見光 。 為增強(qiáng)電子和空穴的注入和傳輸能力 ， 通常又在 LMH 和發(fā)光層間增加一層有機(jī)空穴傳輸材料或 在發(fā)光層與 金屬電極之間增加一層電子傳輸 層 ， 以提高發(fā)光效率 。 發(fā)光過程的 Jbaloneyski能級圖如圖 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 發(fā)光過程的 Jbaloneyski能級圖 其能量可以通過以下的幾種方式釋放： 1） 通過振動馳豫 ， 熱效應(yīng)等耗散途徑使體系能量衰減 ； 2） 通過非輻射的躍遷 ， 耗散能量 ， 比如內(nèi)部轉(zhuǎn)換 ， 系間竄躍等形式 ， 如 S1 → T1 ； 3） 通過輻射躍遷的熒光發(fā)光 （ S1 → S0 ， S2 → S0 ） 和磷光發(fā)光 (T1 → S0 )。 在能量釋放時 ， 這些不同形式的能量耗散過程是一個相互競爭的過程 。 由于在常溫下 !有機(jī)分子的磷光非常 弱 !所以只有其中空穴和電子復(fù)合成單重態(tài)激子的部分才能通過輻射躍遷發(fā)射熒光 !從而成為有效的有機(jī)電致發(fā)光 。 其中本身能發(fā)生輻射躍遷發(fā)光的那部分只是所吸收的總體能量中很小的一部分 ， 即總 體吸收的能量中能夠轉(zhuǎn)化為電致發(fā)光部分的能量很少 。 而且 ， 在器件的制備過程中 ， 材料的缺陷 電極的純度以及不同材料界面對發(fā)光強(qiáng)度和整體性能都有很大的影響 。 有機(jī)小分子電致發(fā)光的原理是 ： 從陰極注入電子 ， 從陽極注入空穴 ， 被注入的電子和空穴在有機(jī)層內(nèi)傳輸 。 第一層的作用是傳輸空穴和阻擋電子 ， 使得沒有與空穴復(fù)合的電子不能進(jìn)入正電極 ， 第二層是電致發(fā)光層 ， 被注入的電子和空穴在有機(jī)層內(nèi)傳輸 ， 并在發(fā)光層內(nèi)復(fù)合 ， 從而激發(fā)發(fā)光層分子產(chǎn)生單重態(tài)激子 ， 單重態(tài)激子輻射躍遷而 光 。 對于聚合物電致發(fā)光過程則解釋為 1在電場的作用下 ，將空穴和 電子分別注入到共軛高分子的最高占有軌道 （ HOMO） 和最低空軌道（ LUMO） ， 于是就會產(chǎn)生正 、 負(fù)極子 ， 極子在聚合物鏈段上轉(zhuǎn)移 ， 最后復(fù)合形成蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 單重態(tài)激子 ， 單重態(tài)激子輻射躍遷而發(fā)光 。 也有人認(rèn)為 ， 電致發(fā)光機(jī)理屬于注入式發(fā)光 ， 在正向偏壓的作用下 ， ITO 電極向電荷傳輸層注入空穴 ， 在電場的作用下向傳輸層界面移動 ， 而由鋁電極注入的電子也由電子傳輸層向界面移動 ,由于勢壘的作用 ,電子不易進(jìn)入電荷傳輸層 ，而在界面附近的發(fā)光層 （ 3Alq ） 一側(cè)積累 。 由于激子產(chǎn)生的幾率與電子和空穴濃度的乘積成 正比 ， 在空穴進(jìn)入 3Alq 層后與電子界面處結(jié)合而產(chǎn)生激子的幾率很大 ， 因而幾乎所有的激子都是在界面處與 3Alq 層 一側(cè)很狹窄的區(qū)域 (約 36nm)內(nèi)產(chǎn)生 。 因而發(fā)光不僅僅是在 電子 /空穴 層 ， 而且主要在電子 B空穴傳輸層的界面 。 小型單色有機(jī)電致發(fā)光器件基本上都是三層結(jié)構(gòu) 。 全色有機(jī) EL 顯示器為多層結(jié)構(gòu) ， 一般超過三層 。 我國發(fā)展 OLED 產(chǎn)業(yè) 存在的問題及發(fā)展趨勢 存在的問題 面對日新月異的科學(xué)技術(shù)變革、面對日益強(qiáng)化的資源環(huán)境 約束、面對以創(chuàng)新和技術(shù)升級為主要特征的激烈國際競爭，我們看到，我國大陸整體自主創(chuàng)新能力水平還不高，與創(chuàng)新型企業(yè)相比，大陸企業(yè)的自主創(chuàng)新能力雖然近年來得到了明顯加強(qiáng)，但總體水平還很薄弱，依然面臨著許多因素的困擾：一是資金缺乏，研發(fā)投入不足；二是激勵制約機(jī)制不完善、高素質(zhì)技術(shù)人才缺乏、技術(shù)市場不健全；三是缺乏創(chuàng)新的社會氛圍和意識；四是企業(yè)科技自主創(chuàng)新相關(guān)的政策環(huán)境不完善；五是近半數(shù)企業(yè)遭遇知識產(chǎn)權(quán)糾紛；六是產(chǎn)學(xué)研缺乏溝通；七是自主創(chuàng)新服務(wù)體系不健全、服務(wù)能力有限等等。如何提高企業(yè)創(chuàng)新能力，已成為一項(xiàng)重要而緊迫的 任務(wù)。這些也是影響中國大陸 OLED 產(chǎn)業(yè)能否一鳴驚人、持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)境因素。 同國際前沿有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)比較，我國大陸在 AMOLED 研發(fā)上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、韓國及我國臺灣地區(qū)， AMOLED 是今后 OLED 發(fā)展的方向，如果我們不能加快發(fā)展，就會重蹈 TFT 重復(fù)引進(jìn)的覆轍。其次，我們的產(chǎn)業(yè)化步伐還不夠快，與國外比較，至少晚了 3 年～ 5 年。在中國大陸 OLED 處于產(chǎn)業(yè)化的導(dǎo)入期和技術(shù)的成長期，如何進(jìn)一步加快 OLED 的發(fā)展，首先，要加快產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，并做好原材料開發(fā)等產(chǎn)業(yè)鏈配套工作。中國大陸工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展 不完善，關(guān)鍵的材料、設(shè)備、零組件等都需要從國外進(jìn)口，這導(dǎo)致產(chǎn)品成本優(yōu)勢降低。 OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實(shí)際上依靠整個產(chǎn)業(yè)鏈從原材料、設(shè)備、零組件等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 行帶動，產(chǎn)業(yè)化與相關(guān)配套工作同步發(fā)展，建立完善的 OLED 產(chǎn)業(yè)體系，促成低成本競爭優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，并逐步掌握相關(guān)行業(yè)的核心技術(shù)。在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，政府要制定引導(dǎo)性計劃，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，加快產(chǎn)業(yè)配套的建設(shè)速度，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競爭力。其次，政府要加大對 OLED 集中支持的力度，促進(jìn)自主創(chuàng)新的平板顯示技術(shù)的發(fā)展。目前國外具有 TFT 研發(fā)和生產(chǎn)能力的企業(yè)均投入大量的人力物力進(jìn)行AMOLED 的研發(fā)工作，并先后制定了 AMOLED 戰(zhàn)略和技術(shù)規(guī)劃，整體工作在穩(wěn)步推進(jìn)。我國大陸大多數(shù)企業(yè)的研發(fā)能力有限，很難進(jìn)行需要若干年的大量資金投入的項(xiàng)目， AMOLED 產(chǎn)業(yè)的開發(fā)需要由具有在 OLED 和 TFT 方面擁有技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)結(jié)成聯(lián)盟，這方面首先需要政府的引導(dǎo)與支持，而且支持要集中火力以獲取重點(diǎn)突破。另外，要加強(qiáng) OLED 基礎(chǔ)研發(fā)環(huán)境建設(shè)，打造與 OLED 技術(shù)相關(guān)的共性