白色有机电致发光器件研究进展Word文档格式.docx

白色有机电致发光器件研究进展Word文档格式.docx

《白色有机电致发光器件研究进展Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《白色有机电致发光器件研究进展Word文档格式.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Progressinresearch

目　　录

一、有机电致发光介绍

1.1有机电致发光的发展　.......................................................................................................1

1.2有机电致发光存在的主要问题　...................................................................................1

1.2.1器件寿命短　.....................................................................................................................1

1.2.2器件稳定性差　.................................................................................................................1

1.2.3大规模产业生产的工艺和成本控制　.......................................................................2

二、白色有机电致发光器件

2.1白色有机电致发光器件的主要应用　.........................................................................2

2.2有机电致发光器件实现白色显示的方法　..............................................................3

2.3白光OLED存在的主要问题　...........................................................................................3

三、白色有机电致发光器件部分进展

3.1黄、蓝光混合型白光有机发光器件　........................................................................4

3.2白光有机发光器件色稳定性研究　...............................................................................4

3.3照明用白光有机电致发光器件的关键性技术研究　........................................4

3.4制备高发光效率和低工作电压的器件　...................................................................5

3.5有机发光的最新进展——顶发射白光器件　........................................................5

3.6降低成本　...................................................................................................................................5

四、白色有机电致发光器件前景展望　...........................................................................5

参考文献　...............................................................................................................................................7

1.1有机电致发光发展

有机电致发光器件（OrganicLight-emittingDiodes，OLEDs）由于具有超薄、全固态、重量轻、能耗低、主动发光、视角宽和响应快等优点，在显示和照明领域有极大的应用前景，越来越受到人们的重视。

目前，对于有机电致发光器件的研究主要集中在以下几个方面：

（1）通过选用不同的有机化合物或聚合物，采用不同的器件结构来实现多色显示。

（2）通过对器件的电极进行处理、在电极与有机传输层之间加入缓冲层或阻挡层，以提高载流子的注入效率，从而优化器件发光性能。

（3）利用表面或剖面分析技术研究有机物薄膜的表面和界面特性及有机发光材料内部的电子结构状态。

（4）通过建立理论模型模拟器件工作过程中的电流传输特性，以及电流-电压特性和电致发光特性。

（5）通过观察和测试分析研究器件的稳定性和退化机理。

[1]

1.2有机电致发光存在的主要问题

尽管世界各国的研究机构和科技公司都投入巨资致力于有机电致发光的研究与开发，但是其产业化发展速度却远远低于人们的预料，究其原因，主要是在该领域内尚有许多关键的问题没有真正得到解决。

1.2.1器件寿命短

器件寿命短是有机电致发光器件最大的缺点。

尽管OLED寿命已增加到数千小时，但与商业应用的要求仍有较大的差距，而且随着器件的工作，其发光亮度和效率都呈明显衰减的趋势。

商业应用的要求是器件工作寿命长于10000小时，目前OLED尚未达到这一要求。

影响OLED器件寿命的主要因素是有机发光材料本身的不稳定性和器件制备过程中有缺陷。

有机材料本身在大气中不稳定，易老化，制备的器件必须进行封装；

器件工作一段时间，色度会发生改变，影响整体的显示效果，导致器件使用寿命短。

1.2.2器件稳定性差

OLED与LCD相比，稳定性差。

首先，OLED器件的材料和制备工艺还不成熟，有些发光材料在器件工作过一段时间后会出现结晶析出的现象，使器件性能发生退化；

其次，OLED属于电流型器件，每个像素的工作电流要比常见的LCD的像素工作电流大很多，难免会出现异常，造成器件显示失效，器件烧毁；

第三，作为电流型器件，不可避免的会因为电流的热效应而使器件温度升高，OLED在大电流工作条件下，会产生大量的热。

因此，器件散热也是必须要考虑的因素。

1.2.3大规模产业生产的工艺和成本控制

目前为止，很多研究团队和科技公司都能在实验室中制备出性能非常好的OLED产品，Samsung、Sony等公司都纷纷展示各自最新的OLED样机，甚至已经有产品上市，但是价格普遍都非常昂贵。

这主要是受到生产工艺的限制，无法大规模生产，同时产品良率都很低，成本被迫提高。

可以预见，随着有机印刷技术的发展和生产工艺的改进，OLED产品的成本将逐步下降，大规模产业化生产的工艺条件不断完善，最终实现OLED取代LCD成为市场的主流。

2.1白色有机电致发光器件的主要应用

白色有机电致发光器件（WhiteOrganicLight-emittingDiodes,WOLEDs）渐渐被市场所重视，因为它可以用来做成像纸一样薄的光源片，用于照明；

也可以用来做液晶显示器的背光源及全彩色的OLED显示器。

（1）照明领域

照明用电是电力消耗的一个主要组成部分。

随着经济发展，能源消耗越来越多，如何节约和充分利用能源是各国政府亟需面对的共同难题。

开发推广高性能节能灯具成为当务之急，而OLED的发展正能满足这项需求。

许多国家都纷纷制定了“固体照明”（Solid-StateLighting,SSL）计划，即用半导体白光LED代替白炽灯和荧光灯。

日本于1998年正式启动了“21世纪照明计划”；

美国在2000年开始启动“下一代照明计划”（NextGenerationLightingInitiative,NGLI）；

2004年，欧盟正式启动了“用于信息通讯技术与照明设备的高亮度有机发光二极管”项目（OLLA）；

韩国政府于2007年7月启动了“用于有效照明解决方案的新型发光二极管”计划（NoveLELS）；

我国台湾地区也在组织实施“新世纪照明光源开发计划”。

中国内地于2003年开始实施“国家半导体照明工程”，首批50个项目已于2004年7月正式启动。

WOLEDs制备工艺简单，成本低，且可以实现柔性发光，能够满足各种曲面的灯具照明和装饰。

虽目前WOLEDs效率及寿命与无机器件还有一段差距，但是由于其潜在的优点，特别是其未来可能低廉的价格而受到广泛的关注。

（2）显示领域

在过去一个世纪中CRT显示技术凭借其技术成熟、生产成本低的优势一直统治显示领域，但是其过于庞大的体积和无法减轻的重量使它不能在新的世纪中领跑。

随着能源危机和环境危机的出现，人们需要一种能耗更低，体积更小，重量更轻的显示技术产品。

平板显示技术使这种需求成为可能。

平板显示技术主要包括液晶显示（LCD）、无机半导体发光器件（LED）、等离子显示器（PlasmaDisplayPanel,PDP）、场发射器件（FieldEmissionDisplay,FED）和有机电致发光器件（OLED）等。

LCD显示技术本身的缺点是不主动发光，需要背光源，视角较小且只适合在正常温度条件下使用，抗震能力也很差；

LED的优点是技术成熟，发光效率高且可制备超大彩色显示屏，但是其发光像素大，不能制备高清晰度的小尺寸显示器；

PDP的缺点是发光效率低，功耗大，其制备工艺决定了像素尺寸较大，难以制备高清晰度的显示器；

FED的主要缺陷在于如果没有适合的发光粉，器件的发光效率是比较低的，其次，器件中的电子还需要在真空环境中加速，所以器件不可能是全固化的。

OLED器件具有超薄、全固态、重量轻、能耗低、主动发光、视角宽和响应时间短等优点，与上述其他平板显示技术相比较具有明显的优势。

白光OLED在制造有机彩色显示器上具有至关重要的作用，而且高亮度、高效率的白色有机电致发光器件，还可以作为液晶显示器的背光源使用。

2.2有机电致发光器件实现白色显示的方法

白光OLED在照明领域有巨大优势，同时白光器件搭配彩色滤光片也已经成为制作全彩化显示器的主要方法之一。

因此白色有机电致发光器件的研究越来越受到人们的重视。

目前有许多方法可以实现有机材料的白色发光。

从有机材料本身性质来分，主要分为小分子白光器件和聚合物白光器件。

小分子白光器件是利用分子质量相对较小的有机材料，通过真空镀膜的方法制备器件。

小分子材料有较好的热稳定性和载流子传输特性，采用真空镀膜的方法可以形成致密均匀的薄膜，是最早研究也是制备技术比较成熟的一类有机发光器件。

聚合物白光器件是利用具有长链结构，相对分子质量达几万的聚合物材料，聚合物材料不能升华，高温加热会破坏其长链结构，因此一般通过将其溶于有机溶剂中，利用旋转涂覆（Spincoating）或喷墨打印（Ink-jetprinting）的方法制备器件。

聚合物发光材料有良好的机械加工性能，具有易于大面积成膜和成本较低等优点。

世界各国许多研究小组开发出结构各异的白色有机电致发光器件，基本结构可以分为多发光层结构、染料共掺的方法、激基复合物结构、微腔结构、白光材料的使用。

2.3白光OLED存在的主要问题

目前，白光OLED主要存在的问题包括以下几个方面：

1、器件寿命及稳定性。

影响器件寿命和稳定性的主要原因是：

有机材料的化学老化；

器件工作时的发热使器件稳定性变差；

电极与有机层或有机层与有机层之间界面的老化；

有机层中出现的非晶态的不稳定。

2、大尺寸问题。

器件尺寸变大之后会面临较大的问题：

驱动形式发生改变；

整个屏幕发光的均一性问题等等。

3、色度问题。

当器件的外加工作电压发生变化时，绝大多数的有机电致发光器件的色坐标都会发生变化，导致整个器件的发光色度发生变化。

4、有机材料的纯度问题。

有机材料中一般会含有一些干扰杂质，而这些杂质很容易引起激子的猝灭，可导致器件发光效率降低。

三、白色有机电致发光器件研究热点及进展介绍

3.1黄、蓝光混合型白光有机发光器件

全色显示是有机电致发光研究的主要目标之一，以白光为基础通过彩色滤色片是得到全色显示的主要方法之一。

用白光加滤色片实现全色显示与液晶显示器采用的方法相比，具有全固态显示的优势，技术可靠，使用价值高，具有广阔的潜在市场。

目前实现白光发射的主要途径已前文中说明，这些方法制备的器件大多结构复杂，制备工艺难度大，所需要的设备精度要求高。

近年来，超薄层概念被引入到有机电致发光领域中，相继有许多荧光染料和磷光染料被应用到超薄层技术中。

超薄层结构的优势是不仅可以避免掺杂时复杂的工艺过程，而且可以提高制备器件的工艺可重复性。

3.2白光有机发光器件色稳定性研究

目前，白光有机电致发光器件的性能，如效率、寿命等已基本达到了商业化标准，但在实际应用中，无论是显示领域还是照明领域，还要求有机白光器件具有较好的色稳定性。

然而，在器件的制备过程中，我们发现大部分的白光器件，无论采用单发光层结构还是多发光层结构，随着驱动电压或电流的增大，均存在色漂移问题。

因此，有文献以结构简单的互补色白光器件为研究基础，采用单发光层和多发光层这两种常用白光器件结构，从器件物理机制角度出发，研究制备高效率、色稳定的白光有机电致发光器件。

[3]

3.3照明用白光有机电致发光器件的关键性技术研究

（1）低工作电压技术:

由于OLEDs的工作电压和能耗直接成正比，因此必须通过降低OLEDs的工作电压来实现“经济型”发光；

（2）磷光OLEDs技术:

采用磷光材料可以实现较高的内量子效率（电子——光子转变率）；

（3）多光子发光Multi-PhotonEmission,MPE）技术:

一般情况下，当发光亮度较高时，OLEDs在发光效率和寿命上都会大幅度降低，通过这种叠层式OLEDs多光子发光装置可实现高亮度下的高光效和长寿命。

[4]

3.4制备高发光效率和低工作电压的器件

增强器件效率方面是非常重要的,可以考虑从以下的途径解决,载流子注入、厚度和材料的透明度对在发光层取得最大的激子复合效率。

3.5有机发光的最新进展——顶发射白光器件

通常的OLED以透明的阳极材料（一般为ITO材料）覆盖在玻璃层上作为基底,使得光可以从基底出射,而阴极一般为不透明的金属或合金材料;

顶端发射结构的有机发光器件（TEOLED）光从顶端的透明阴极出射,而所有的驱动电路可以放在底部,这非常有利于器件和电路的高度集成。

因而顶发射有机发光器件在有源显示及微显示方面有重要的应用潜力,而顶发射白光器件就显得更为重要。

[2]

3.6降低成本

成本是白光OLED被通用照明市场接受的一个重要因素之一。

为了降低成本,使用真空沉积来制备器件是很困难的。

因此焦点应该放在利用旋涂或喷墨打印技术来制备白光OLED器件,这样成本才能大大降低。

这种解决方案的问题主要在于载流子注入不平衡和聚合物纯度不够,器件的最大效率低于15lln/W。

四、白色有机电致发光器件前景展望

电子显示技术是21世纪电子工业继微电子和计算机之后的又一次大的发展机遇。

在光电显示领域,以液晶显示（LCD）为主流的平面显示器件产品正逐渐蚕食传统的CRT（阴极射线管）市场,2001年世界平面显示器件产品的市场规模约280亿美元,占据了整个显示市场的半壁江山。

在光电平面显示器件和产品中,液晶已经渗透到显示器件的每一个领域;

等离子显示屏（PDP）在42英寸以上的大尺寸彩电已经实现商品化并占据主导地位;

被誉为梦幻显示的OLED以其得天独厚的优势,己成为显示器领域中的重中之重。

OLED是一项替代LCD平板显示技术,它在显示面大小,色彩逼真度、响应时间、重量、厚度（厚度低于l毫米）、视度和亮度等方面,有着其他显示技术不可比拟的优势。

近几年OLED背光源得到了长足的发展,特别是白色有机电致发光器件（WOLED）背光源引起了越来越多的研究者的关注。

用于照明技术的有机发光器件主要是白光器件。

有机发光器件具有自发光、视角宽、响应速度快、生产工艺简单、驱动电压低、能耗低、生产成本低,厚度薄,重量轻等特点,所以在照明领域有着很重要的应用。

例如,可以用于宇宙飞船,太空站,飞机,液晶显示器的背光源,手机显示屏等领域。

目前白光OLED还面临很多挑战,为了达到目标,制备技术还有很多研究要做。

最终白光OLED能否取代荧光管,制备成本能否足够低,还是一个问题。

目前对白光OLED的研究感兴趣的人越来越多,性能也在逐渐提高,白光OLED一定具有一个光明的未来。

·

参考文献

[1]　　倪蔚德.白色有机电致发光器件的制备及研究.[D].兰州理工大学.2012.

[2]　　王昕.白色有机发光器件研究及进展.[J].现代显示.2006（66）.45-48.

[3]　　吴清洋.互补色白光有机电致发光器件及其色稳定性研究.[D].吉林大学.2013

[4]　　刘刚；

方旭东；

冯庆刚等.照明用白光有机电致发光器件的研究进展和发展趋势.照明工程学报.2014（01）.Vol.25