OLED讲义学习教程.pptx
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1、 有机发光显示技术有机发光显示技术1 1基本概念基本概念2 2有机发光显示技术发展过程有机发光显示技术发展过程3 3有机发光材料有机发光材料4 4有机发光显示器件工艺技术有机发光显示器件工艺技术5 5有机发光显示器件驱动技术有机发光显示器件驱动技术6 6新型有机发光显示若干关键技术新型有机发光显示若干关键技术彩色化,高分辨(隔离柱),寿命,器件效率(功耗)彩色化,高分辨(隔离柱),寿命,器件效率(功耗)ITOITO薄膜技术,发光材料纯化技术,薄膜技术,发光材料纯化技术,OLEDoSOLEDoS(微显示),(微显示),AMOLEDAMOLED(有源),(有源),FOLEDFOLED(软屏),(软
2、屏),WOLEDWOLED(白光)。(白光)。第1页/共98页第一页,编辑于星期六:十一点 五分。关键词:关键词:OLED OLED (organic light emitting organic light emitting displaydisplay)有机发光显示器有机发光显示器 (organic light emitting diodes)organic light emitting diodes)有机发光有机发光二极管,有机二极管,有机LEDLED Organic ELOrganic EL(organic(organic electroluminescence)electrolumi
3、nescence)有机电致发光,有机有机电致发光,有机ELEL 1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念第2页/共98页第二页,编辑于星期六:十一点 五分。显示器发光型受光型CRT(阴极射线管)PDP(等离子显示器)FED(场发射显示器)LED(发光二极管)OLED(OLED(有机发光显示器有机发光显示器)VFD(真空荧光显示器)LCD(液晶显示器)ECD(电致变色显示器)平板显示器1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念显示技术背景第3页/共98页第三页,编辑于星期六:十一点 五分。学科发展背景有机电子学(OrganicElectronics):研究有机材料的电子过程与有机材
4、料光电子特性的科学。有机半导体材料与器件有机发光显示器(OLED)有机晶体管有机太阳能电池其它有机电子元器件,如:有机激光器、有机存储器、有机传感器等1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念第4页/共98页第四页,编辑于星期六:十一点 五分。1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念电子传输层空穴传输层玻璃基板金属阴极发光层ITOhv1.1OLED器件基本结构第5页/共98页第五页,编辑于星期六:十一点 五分。1.2OLED器件发光原理有机电致发光是指有机半导体发光材料在电场驱动下,通过载流子注入、传输、电子和空穴结合形成激子、进而辐射复合导致发光的现象。1 1 有机发光显示基本
5、概念有机发光显示基本概念第6页/共98页第六页,编辑于星期六:十一点 五分。LCD(液晶显示)利用液晶分子在外电场作用下,分子排列方向变化,使光(外光源)能够通过液晶材料,从而显示信息的显示器。第7页/共98页第七页,编辑于星期六:十一点 五分。第8页/共98页第八页,编辑于星期六:十一点 五分。1.3 OLED1.3 OLED的特点(与LCDLCD比较)自发光,不需背光源,发光效率高;直流低电压驱动;具有快响应特性(微秒级);宽视角(视角超过170度);宽温度特性(在4070范围内都可正常工作);易于实现软屏显示。由于是有机发光材料,电流驱动,纳米薄膜等,对水氧敏感,对氧化铟锡(ITO)薄膜
6、等缺陷敏感,对洁净度敏感。1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念第9页/共98页第九页,编辑于星期六:十一点 五分。1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念1.4 OLED1.4 OLED的分类方法按有机发光材料分子量大小分类:小分子OLEDOLED:一般用蒸镀的方法聚合物LEDLED(PLEDPLED):一般用甩膜,喷墨打印等方法。第10页/共98页第十页,编辑于星期六:十一点 五分。1 1 有机发光显示基本概念有机发光显示基本概念1.4 OLED1.4 OLED的分类方法根据驱动电路与基板的关系分为:无源驱动(PMOLEDPMOLED)与无源驱动相关的有阴极隔离柱技术有源
7、驱动(AMOLEDAMOLED)与有源驱动相关的有低温多晶硅技术第11页/共98页第十一页,编辑于星期六:十一点 五分。有机发光显示技术有机发光显示技术1 1基本概念基本概念2 2有机发光显示技术发展过程有机发光显示技术发展过程3 3有机发光材料有机发光材料4 4有机发光显示器件工艺技术有机发光显示器件工艺技术5 5有机发光显示器件驱动技术有机发光显示器件驱动技术6 6新型有机发光显示若干关键技术新型有机发光显示若干关键技术彩色化,隔离柱,寿命彩色化,隔离柱,寿命ITOITO薄膜技术,发光材料纯化技术,薄膜技术,发光材料纯化技术,OLEDoSOLEDoS,AMOLEDAMOLED,FOLEDF
8、OLED,WOLEDWOLED,第12页/共98页第十二页,编辑于星期六:十一点 五分。2.1 OLED历史起源1963年 美国纽约大学的Pope首次实现了有机晶体蒽单晶的电致发光;1987年 美国Kodak公司的C.W.Tang 制备成功双层结构低电压、高效率的小分子OLED器件,从而引起了OLED研究热潮;1990年 英国剑桥大学的Friend制备成功共轭高分子有机电致发光器件。2OLED发展过程第13页/共98页第十三页,编辑于星期六:十一点 五分。第14页/共98页第十四页,编辑于星期六:十一点 五分。第15页/共98页第十五页,编辑于星期六:十一点 五分。2002年以前的产品一般为单
9、色和多色无源OLED,2002年以后开始出现全彩色产品,接着有源OLED也开始进入市场。单色和多色产品进入量产2000进入手机市场2002有源全彩色OLED开始商业化20052010200120022003200420052000车载音响单色手机彩色手机PDAGPSAMOLEDPCTV2.3OLED发展现状第18页/共98页第十八页,编辑于星期六:十一点 五分。国际动态1998年东北先锋推出第一款OLED产品采用OLED显示屏的车载音响2.3OLED发展现状第19页/共98页第十九页,编辑于星期六:十一点 五分。2000年摩托罗拉推出第一款OLED手机P8767 2.3OLED发展现状第20页
10、/共98页第二十页,编辑于星期六:十一点 五分。2001年底,铼宝推出了全球第二款OLED手机2.3OLED发展现状第21页/共98页第二十一页,编辑于星期六:十一点 五分。SamsungSID2001年10月开发出了15.1英寸小分子动态有源驱动彩色OLED样品尺寸:显示屏对角尺寸:显示屏对角15.1英吋英吋驱动:低温多晶硅驱动:低温多晶硅TFT有源驱动有源驱动点阵:点阵:1024768(XGA)2.3OLED发展现状第22页/共98页第二十二页,编辑于星期六:十一点 五分。2003年1月9日,索尼展示了24英寸有机发光显示器。2.3OLED发展现状第23页/共98页第二十三页,编辑于星期六
11、:十一点 五分。第28页/共98页第二十八页,编辑于星期六:十一点 五分。中国大陆OLED发展状况VisionoxTechnology2.3OLED发展现状第29页/共98页第二十九页,编辑于星期六:十一点 五分。中国大陆OLED发展状况2002年11月8日2.3OLED发展现状第30页/共98页第三十页,编辑于星期六:十一点 五分。中国大陆OLED发展状况4.82英寸图像显示屏(高分辨)2.3OLED发展现状第31页/共98页第三十一页,编辑于星期六:十一点 五分。思考题:思考题:OLEDOLED与与LCDLCD的比较:的比较:1 1 比较比较OLEDOLED与与LCDLCD显示原理的不同点
12、显示原理的不同点 2 2 比较比较OLEDOLED与与LCDLCD显示技术的相同点与不同点显示技术的相同点与不同点第32页/共98页第三十二页,编辑于星期六:十一点 五分。有机发光显示技术有机发光显示技术1 1基本概念基本概念2 2有机发光显示技术发展过程有机发光显示技术发展过程3 3有机发光材料有机发光材料4 4有机发光显示器件工艺技术有机发光显示器件工艺技术5 5有机发光显示器件驱动技术有机发光显示器件驱动技术6 6新型有机发光显示若干关键技术新型有机发光显示若干关键技术彩色化,隔离柱,寿命彩色化,隔离柱,寿命ITOITO薄膜技术,发光材料纯化技术,薄膜技术,发光材料纯化技术,OLEDoS
13、OLEDoS,AMOLEDAMOLED,FOLEDFOLED,WOLEDWOLED,第33页/共98页第三十三页,编辑于星期六:十一点 五分。OLED材料分类OLEDMaterialsSmallMoleculeQuinolates(kodak)90Distylylbiphenyls(DPVB-based)(IdemitsuKosan)Spirocompounds(Covion)Phosphorescent(UDC,Opsys)PolymerPPV(Philips/CDT/Covion)Polyfluorene(Dow/CDT)Spirobifluorenes(Covion)Oligomer(A
14、DS,Elam-T)Dendrimer(Opsys)3OLED材料第34页/共98页第三十四页,编辑于星期六:十一点 五分。最早应用于OLEDOLED器件的材料;目前已经商品化的OLEDOLED显示屏基本上采用的都是小分子材料;采用蒸镀方式成膜小分子3OLED材料第35页/共98页第三十五页,编辑于星期六:十一点 五分。小分子材料按功能分类q小分子发光材料q小分子空穴传输材料q小分子电子传输材料q其他功能材料3OLED材料第36页/共98页第三十六页,编辑于星期六:十一点 五分。小分子发光材料小分子发光材料用作电致发光材料的有机材料应具备以下特性:(1)在可见光区域内具有较高的荧光量子效率;(
15、2)具有较高的电导率,即能有效地传导电子或空穴;(3)有良好的成膜特性;(4)具有良好的稳定性和机械加工性能。近来的研究表明,荧光效率高的物质并不一定是很好的EL发光材料。3OLED材料第37页/共98页第三十七页,编辑于星期六:十一点 五分。小分子发光材料按发光颜色可分为三基色(绿色、蓝色、红色)发光材料和其他颜色发光材料;按发光方式可分为主体发光材料和掺杂体发光材料;按发光机理可分为荧光材料和磷光材料。3OLED材料第38页/共98页第三十八页,编辑于星期六:十一点 五分。q 其他功能材料其他功能材料v 电极修饰材料比较常用的小分子阳极修饰材料有铜酞菁(CuPc)和m-MTDATATDAT
16、A掺杂F4-TCNQ作空穴注入层可以显著降低器件的启亮电压,并在低驱动电压下实现高亮度。对阴极修饰最成功的例子是LiF:Al,LiF的引入可以显著提高电子注入效率。3OLED材料第39页/共98页第三十九页,编辑于星期六:十一点 五分。比较成功的空穴阻挡层材料3OLED材料第40页/共98页第四十页,编辑于星期六:十一点 五分。磷光小分子材料MaterialsHostQuantum EfficiencyPower Efficiency referencesIr(irdf)3 PVK36cd/A2.5lm/WAdv.Mater.2002Ir(ppy)2 AcPVK16.2cd/A3.9lm/WJ
17、.Appl.Phys.2002Ir(bzq)2 AcPVK6.9cd/A1.8lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(btp)2 AcPVK3.5cd/A0.91lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(bsn)2 AcPVK2.1cd/A0.55lm/WJ.Appl.Phys.2002Ir(pbi)2 AcPVK21.5cd/A4.8 lm/WOur work3OLED材料第41页/共98页第四十一页,编辑于星期六:十一点 五分。已经商品化的OLED材料:Hole Injection Materials(HIM)CuPc(Kodak),MTDATA(Pioneer),PAN(Uni
18、ax)Hole transporting Materials(HTL)TPD(Sanyo),NPB(Kodak,三菱化学)Emitting Materials(ETM)Alq3、Beq2、DMQA、C545T(Kodak)DCJTB(Kodak),PtOEP(UDC)DPVBi(出光兴产),6PP(Covin),蒽系列(Kodak)3OLED材料第42页/共98页第四十二页,编辑于星期六:十一点 五分。小分子材料技术发展水平发光效率Blue4.5lm/W(Idemitsu,470nm)Green15lm/W(SanyoElectric,540nm)Yellow13lm/W(SanyoElect
19、ric,570nm)Red2.2lm/W(Kodak,600nm)3OLED材料第43页/共98页第四十三页,编辑于星期六:十一点 五分。寿 命Green:80,000hrs(initial brightness 100cd/m2,Kodak)Yellow:30,000hrs(initial brightness 100cd/m2,SanyoElectric)Blue:8,000hrs(initial brightness 100cd/m2,IdemutsuKosan)Red:14,000hrs(initialbrightness200cd/m2,Toray)3OLED材料第44页/共98页第
20、四十四页,编辑于星期六:十一点 五分。磷光材料寿命(PHOLED)The reliability of small molecular weight PHOLEDs:red PHOLEDs:10 5-10 6 hours green PHOLEDs:510 4 hoursblue PHOLEDs:still to be improved3OLED材料第45页/共98页第四十五页,编辑于星期六:十一点 五分。Problems with OLED materials:器件中载流子的浓度不匹配,电子浓度相对较少发展有效的空穴阻挡材料和电子传输材料蓝光材料不稳定,红光材料效率不高改善稳定性、荧光量子效
21、率和色纯度目前缺少好的红光和蓝光主体材料与掺杂材料3OLED材料第46页/共98页第四十六页,编辑于星期六:十一点 五分。材料提纯技术材料提纯技术固体有机化合物的提纯方法小结一,重结晶二,分区升华三,萃取四,柱层析 (包括液相色谱半制备)五,薄层板层析参考书目:1 现代有机化学实验技术导论 D.L.帕维亚 G.M.兰普曼 G.S.小克里兹2。有机化学实验 李兆陇 阴金香 林 第47页/共98页第四十七页,编辑于星期六:十一点 五分。材料提纯技术固体有机化合物的提纯方法小结一,重结晶重结晶的操作过程为:饱和溶液的制备 脱色 热过滤 冷却 结晶 抽滤结晶的干燥 重结晶操作中的关键在于选择合适的溶剂
22、,使样品在较高温度下溶解,在低温下结晶析出。由于目前做的样品为新结构,文献中找不到合适的溶剂,故可采用如下方法通过实验来选择:取0.1克样品放入一只试管中,滴入1ml溶剂,振荡下观察样品是否溶解,若不加热很快溶解则说明样品在此溶剂中的溶解度太大,不适合作此样品重结晶的溶剂;若加热至沸腾还不溶解,可补加溶剂,当溶剂用量超过4ml样品仍不溶解时,说明此溶剂也不适宜。如选择的溶剂能在14ml沸腾的情况下使样品全部溶解,并在冷却后能析出较多的晶体,说明此溶剂适合作为样品重结晶的溶剂。该样品预计较难找到理想的单一溶剂,可考虑使用混合溶剂,如水乙二醇单乙醚、水二氯甲烷、乙二醇单乙醚二氯甲烷等。(该样品易溶
23、于乙二醇单乙醚,可溶于二氯甲烷,不溶于水)重结晶操作中与纯度关系较大的一步是冷却。冷却时既不能降温太快也不能降温太慢。太快则晶体颗粒太小,表面会吸附更多的杂质;太慢则晶体过大而将溶剂夹带在里面。故要控制好冷却速度,应先在室温下慢慢冷却至有固体出现,再用冷水迅速冷却。存在的问题:本实验中带分离的2种主要产物含量大致相当,而且很可能为配位点不同的一对异构体。故其溶解性差别可能不大,很难找到理想的溶剂将其分离。二,升华 操作步骤见实验笔记。升华操作毕重结晶简便,纯化后产品的纯度较高,但是产品损失较大、时间较长,且不适合大量产品的提纯(一次最多只能提纯2g的原样品)。而且并不是所有的固体都具有升华的性
24、质,故该方法的应用受到一定的限制。如本实验得到的Ir配合物,在加热下可能导致其分解。一般具有对称结构的非极性化合物,其电子云密度分布较为均匀,偶极矩较小,晶体内部静电引力小,具有较高的蒸气压,适用于升华的方法来提纯,如DCB。三,萃取萃取在各种分离方法中操作最为简便,但一般只能用于分离有机物和无机物,将萃取液蒸干得到固体样品后还需视样品性质进一步纯化。目前待分离的样品均为有机物,故用二氯甲烷萃取后,将有机相蒸干后用于柱层析。四,柱层析 以上几种提纯方法,在化合物的物化性质相近时均不能很好的分离,此时用柱层析的方法则可得到较好的结果。柱层析分为湿法和干法两种,目前采用的是干法装柱,其方法为:在柱
25、的上端放一个干燥的漏斗,将吸附剂倒入漏斗中,使其成为一细流连续不断的装入柱中,并轻轻的用吸耳球敲打柱身,使其填充均匀。填充完毕后,可用真空泵抽2小时以上使吸附剂充紧。然后将样品与硅胶混匀蒸干后装入,再用真空泵抽紧。在样品上铺一层滤纸防止样品层被淋洗液冲坏。之后加入二氯甲烷淋洗即可。目前存在的问题是,虽然点板时几个点分得很开,但过柱时各谱带不能很好的分开,经常是1、2带存在重叠,导致收集到的样品很少,且含有杂质。以上问题的原因有:首先装柱时,柱表面不平整,导致谱带倾斜而发生重叠。其次,装柱时未充紧,加入淋洗液后产生气泡,影响分离效率。此外,由于目前所用的柱本身不好,底部无石英层,只能用一层棉花代
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