| cyqdesign | 2007-03-07 00:38 |
白光有機(jī)發(fā)光二極管(WOLED)及其最近進(jìn)展最近在器件結(jié)構(gòu)、新材料的合成等方面取得了很大進(jìn)步。這里對從有機(jī)發(fā)光二極管（ OLED ）到獲得白光有機(jī)發(fā)光二極管的方法、它們的優(yōu)勢、缺點(diǎn)及其近期的進(jìn)展進(jìn)行簡單的介紹，對器件結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的器件設(shè)計存在的問題也進(jìn)行了討論。 1、導(dǎo)言 全世界每年都消耗巨大數(shù)量的電能。在全部的電能消費(fèi)中，照明用電能占到了總電能產(chǎn)量的 20% 。熒光燈和白熾燈是使用最普遍的傳統(tǒng)照明光源，照明用電能的 40% 被它們消耗掉了。白熾燈把 90% 的電能變成了熱能，熒光燈的表現(xiàn)好些，它把消耗掉的電能的 70% 轉(zhuǎn)換成了光能。白熾燈和熒光燈的典型發(fā)光效率分別是 13-20lm/W 和 90lm/W [1] 。所以為了節(jié)省世界上的能源，一個辦法就是找到傳統(tǒng)光源的替代品。研究者們花了十多年時間研究具有更好的表現(xiàn)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管。市場上早已經(jīng)出現(xiàn)了由無機(jī)材料制作的紅、綠、藍(lán)及其其他顏色的發(fā)光二極管，它們廣泛應(yīng)用在交通信號燈、汽車尾燈及其其他一些小的應(yīng)用當(dāng)中。無機(jī)白光發(fā)光二極管也已經(jīng)出現(xiàn)在市場上，不過它們的價格相對普通照明使用來說，還是比較高昂的�，F(xiàn)在照明光源的一個新的競爭對手也已經(jīng)來到了市場上，它就是基于有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管。 在過去的十年中， OLED 在顯示技術(shù)領(lǐng)域顯示出了可以與液晶相比的強(qiáng)大的競爭力。自從 1987 年在 tris (8-hydroxyquinoline) aluminium (Alq3)[2] 和 1990 年在 poly(p-phenylene vinylene) (PPV)[3] 中發(fā)現(xiàn)高效的電致發(fā)光以來， OLED 成為了最吸引人的顯示技術(shù)。它具有制備簡單、響應(yīng)時間短、高亮度、寬視角、低驅(qū)動電壓、最有可能應(yīng)用到柔性襯底上和全彩顯示等優(yōu)點(diǎn)。 OLED 顯示具有耐用、高效、可以制備到柔性襯底上的優(yōu)點(diǎn)，例如塑料和紙張的表面，制備出的顯示屏可以被彎曲或卷起。與液晶不同的是， OLED是自發(fā)光，無需背光，這使 OLED 顯示屏可以做的更薄和更輕便。 OLED是多層膜器件，它由夾在兩個薄膜電極中間的活性電荷傳輸層和發(fā)光層組成，其中至少有一個電極是透明的。一般來說，具有高功函（ ~4.8eV ）、低面電阻（ ~20 Ω / □ ）并且對可見光透明的氧化銦錫（ ITO ）被用來作為陽極，陰極一般采用低功函的金屬，例如 Ca 、 Ma 、 Al 或它們的合金 Ma:Ag 、 Li:Al 。一個具有好的電子傳輸性能和空穴阻擋性能的有機(jī)層被放在陰極和發(fā)光層之間。同樣地，空穴傳輸層和電子阻擋層被用在陽極和發(fā)光層中間。當(dāng)外部被加上偏壓時，電子和空穴分別從 OLED 的陰極和陽極注入。在外部電場的作用下，電子和空穴向相對的方向遷移，在發(fā)光區(qū)復(fù)合形成激子，激子衰減向外輻射出光。激子的遷移動力學(xué)和性質(zhì)在這里不做討論。 白光OLED技術(shù)由于在通用固態(tài)照明和在平板顯示作為液晶背光源中的應(yīng)用，吸引了相當(dāng)多的關(guān)注。在全彩顯示的制備中，三基色是同等重要的，但是白光發(fā)射獲得了更多的關(guān)注是因為任何想得到的色彩范圍都可以通過過濾白光來得到。第一個白光 OLED 器件在 1993 年由 Kido 和他的同事制備出來。這個器件包含可以發(fā)紅、綠、藍(lán)三種光的化合物，共同產(chǎn)生白光。但是這也同時存在一些問題。器件的效率低于 1lm/W ，器件需要大的驅(qū)動電壓，而且很快就被燒掉了。但是現(xiàn)在這些器件的效率提高的很快。每年在傳統(tǒng) LED 、氮化物 LED 、白光 OLED 中效率的進(jìn)步如圖1所示。  圖1 發(fā)光二極管效率進(jìn)步年度表 2、OLED激發(fā)白光的途徑 照明用白光應(yīng)該具有好的顯色指數(shù)（＞ 75 ）和好的色坐標(biāo)位置（接近國際照明協(xié)會的色品圖的（ 0.33, 0.33 ）點(diǎn)）。從 OLED 中產(chǎn)生白光大致可以分為以下兩種途徑。 （a）波長轉(zhuǎn)換 從 OLED 中發(fā)出的藍(lán)光或紫外光被用來激發(fā)幾種磷光材料，每種材料發(fā)出的不同顏色的光混合到一起，就可以得到具有豐富波長范圍的白光。這個技術(shù)被成為磷光的下轉(zhuǎn)換。 （b）顏色混合 這種方法是在一個器件中使用多個發(fā)光層，利用不同發(fā)光層發(fā)出的不同顏色的光混合，產(chǎn)生白光。白光可以通過混合 2 種互補(bǔ)色（藍(lán)色和橙色）或三基色（紅、綠、藍(lán)）來得到。典型的通過多層結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生多種顏色的光，各種顏色混合起來得到白光的方法主要有 (a) 包含紅、綠、藍(lán)發(fā)光層的多層結(jié)構(gòu) (b) F¨orster / Dexter 能量轉(zhuǎn)換 (c) 微腔結(jié)構(gòu) (d) 通過垂直 / 水平的疊層結(jié)構(gòu)來獲得白光 (e) 不同發(fā)光材料混合或摻雜成為一個混合層。在顏色混合技術(shù)中，由于沒有磷光材料的使用，因此，由波長轉(zhuǎn)換引起的損失不會發(fā)生，這種技術(shù)具有獲得更高效率的潛力。下面對各種方法詳細(xì)討論。 獲得好的質(zhì)量的白光不需要取得突破，但是獲得穩(wěn)定的白光仍舊是一個研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。 | |