电致发光材料详细介绍

一、电致发光(electroluminescence,EL)是某些物质受到外界电场的作用而发出光,也就是电能转换为光能的现象。具有这种性能的物质可作为一种电控发光器件。一般它们是固体元件,具有相应速度快、亮度高、视角广的特点,同时又具有易加工的特点,可制成薄型的、平面的、甚至是柔性的发光器件。

二、无机电致发光元件

致发光元件,使用的是由无机半导体材料制成的发光二极管。发光二极管是一种通过电流能发光的二极体,简称为LED(light emit diode).然而,LED真正作为全彩色的室内外影像显示系统,还是近几年的事,因为一直找不到性能足够好的发蓝光的LED无机材料。

发红光的LED无机材料其分子组成是Ga-Al-As

发绿的LED无机材料其分子组成是GaP

发绿的LED无机材料以GaN为主成分

缺点:

生产成本太高——高温、高真空、不易大规模成产

对环境有的影像大——无机物不易降解

无机EL是在高电场下发光的

三、有机电致发光材料(OLED)

OLED用于平板显示,具有:视野角度宽、轻薄、便于携带;高亮度、对比度高、色彩丰富、响应速度快;可实现软屏。

OLED还有工作温度范围宽、低驱动、工艺简单、成本低等优点。

在制造商,由于采用有机材料,可以通过有机合成方法获得,与无机材料相比较,不仅不耗费自然资源,而且还可以通过合成新的更好性能的有机材料,使OLED的性能不断地向前发展。

四、有机电致发光的机理

有机处理的电致发光属于注入式的复合发光。一般认为,聚合物和小分子电致发光的机理是:在外界电压的驱动下,有电极注入的电子和空穴在有机物中复合,释放出能量,传递给有机发光物质的分子,使其从基态跃迁到激发态,当受激分子从激发态回到基态时,由辐射跃迁而产生发光现象。

五、5个阶段

有机电致发光过程通常包括以下5个阶段

1)              载流子的注入:在外加电场的作用下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到夹

2)              在电极之间的有机功能薄膜层。

2)载流子的迁移:注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层像发光层迁移。

3)载流子的复合:电子和空穴结合产生激子。

4)激子的迁移:激子在电场作用下迁移,将能量传递给发光分子,并激发电子从基态跃迁到激发态。

5)电致发光:激发态能量通过辐射失活,产生光子,释放能量。

六、评价OLED的一些主要参数

一般来讲,有机EL发光材料及器件的性能可以从发光性能和电学性能两方面来评价。发光性能主要包括发射光谱、发光亮度、发光效率、发光色度和寿命;电学性能主要包括电流与电压的关系、发光亮度与电压的关系等。这些都是衡量有机EL材料和器件性能的重要参数,对于发光的基础理论研究和技术应用极为重要。

1)  发射光谱

发射光谱又称荧光光谱,是发射的荧光相对强度随波长的分布,一般用荧光测量仪测得。发光光谱通常有光致发光(PL)光谱和电致发光(EL)光谱两种。PL光谱需要光能激发,并使激发光的波长和强度保持不变;EL光谱需要电能激发,可以测量在不同电压或电流密度下的EL光谱。通过比较器件的EL光谱和不同载流子传输材料和发光材料的PL光谱,可以得出复合区的位置以及实际发光物质的有用信息。

2)  发光强度

发光强度的单位是cd/m-2,表示没平方米的发光强度,通过测量被测表面的像在光电池表面所产生的照度即可获得,因为这个像面照度正比于物体亮度,且不随物体距离的变化而变化。

3)  发光效率

有机EL的发光效率可以用量子效率、功率效率和流明效率三种方法表示。量子效率是指输出的光子数与注入的电子空穴对数之比。

由于人眼之恩能够感觉到可见光,而且对可见光的敏感程度随波长而变,因此用人眼来衡量发光器件的功能时,多用流明效率这个参量。流明效率也叫光度效率,是发射的光通量L(一流明为单位)与输入的电功率Px之比。

4)  发光色度

由于人眼对不同颜色的感觉不同,不能用来测量颜色,仅能判断颜色相等的程度。为了客观地描述和测量颜色,1931年国际照明委员会(CIE)建立了标准色度系统,推荐了标准照明无和标准观察者。通过测量物体颜色的三刺激值(X,Y,Z)来确定颜色。试验中,一般用色度计来测量颜色。

5)  发光寿命

寿命定义为亮度降低到初始亮度的50%时所需的时间。应用市场要求OLED在连续操作下的使用寿命达到10000小时以上,储存寿命达到5年。目前,绿色OLED在恒电流和100cd/m-2的初始亮度下,已经达到了实用化要求。研究中发现,影响OLED寿命的因素之一是水分子和氧气,特别是水分子对有机EL材料的光氧化作用,因此需要将器件封装,以隔绝水和氧。

6)  电流密度和电压的关系

电流密度随电压变化的曲线反应了器件的点穴性质。OLED的电流密度和电压的关系类似于发光二极管,具有整流效应,即只在正向偏压下才有电流通过。在低电压时,电流密度随电压的增加而缓慢增加,超过一定电压,电流密度会急剧上升。

7)  亮度和电压的关系

亮度和电压的关系曲线反应OLED器件的光电特性,与器件的电流和电压的关系相似,

即在低电压下,电流密度缓慢增加,亮度也缓慢增加,在高电压驱动时,可以得到启动电压信息。启动电压定义为亮度等于1cd/m-2的电压。

七、OLED分类

1、根据采用有机材料的不同分为两种技术:一种是采用小分子材料,简称OLED;另一种是采用高分子材料,简称:PLED;

2、按照驱动方式又分为被动式矩阵PM-OLED和主动式矩阵AM-OLED,前者采用ITO玻璃基板,后者采用TFT基板。

对于聚合物电致发光过程则解释为:在电场的作用下,将看农学和电子分别注入到共轭高分子的最高战友轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO),于是就会产生正、负极子,极子在聚合物链段上转移,最后复合形成单重激子,单重态激子辐射跃迁而发光。

发表评论

*