有機電致發(fā)光顯示器的研究進(jìn)展*

摘要： 有機電致發(fā)光顯示器具有功耗小、驅(qū)動電壓低、視角寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，是近年來平板顯示技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。本文在簡要介紹有機電致發(fā)光器件工作原理的基礎(chǔ)上，對有機電致發(fā)光材料、有機電致發(fā)光顯示器(OLED)面板及其驅(qū)動技術(shù)的相關(guān)進(jìn)展進(jìn)行了闡述。最后，論文簡單分析OLED的應(yīng)用前景，展望了OLED在未來的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞： 有機電致發(fā)光器件；發(fā)光材料；顯示面板；驅(qū)動；應(yīng)用

引言

有機電致發(fā)光研究最早可追溯到1936年[1]，但早期的發(fā)光器件驅(qū)動電壓高，發(fā)光效率低[2, 3]，沒有引起人們的重視。1987年，C.W.Tang等制備成功低壓驅(qū)動(<10V)的小分子發(fā)光器件[4]，使有機發(fā)光現(xiàn)象再次引起廣泛關(guān)注。1990年，J.H. Borroughes等又報道了低壓下高分子器件的發(fā)光現(xiàn)象[5]，開辟了高分子材料研究的新領(lǐng)域。

有機電致發(fā)光器件又稱為有機發(fā)光二極管(OLED)，由透明陽極ITO、金屬陰極和有機薄膜層構(gòu)成，如圖1所示。在直流電壓驅(qū)動下，陰極注入的電子和陽極注入的空穴向有機發(fā)光層運動，最終在發(fā)光層中相遇并復(fù)合發(fā)光。根據(jù)有機發(fā)光層制備材料的不同，有機發(fā)光器件有小分子和高分子兩種類型。小分子器件的有機薄膜一般為多層結(jié)構(gòu)，高分子器件多為單層結(jié)構(gòu)。目前，小分子器件在性能上占優(yōu)，基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但成本較高，制作較大尺寸顯示面板有困難；高分子器件發(fā)光性能稍差，但穩(wěn)定性好，成本低，容易制作大面積顯示器，且具備柔軟顯示特性。

與液晶顯示器相比，有機電致發(fā)光顯示器具有高亮度、高對比度、寬視角以及快捷的響應(yīng)速度等優(yōu)點，被視為下一代最理想的顯示技術(shù)，現(xiàn)已開始應(yīng)用于MP3、手機、PDA、音響顯示面板等小尺寸領(lǐng)域，近期的研發(fā)目標(biāo)是實現(xiàn)較大尺寸的有機顯示，應(yīng)用于計算機顯示器、大屏幕電視機等方面。

有機電致發(fā)光材料

有機電致發(fā)光器件的發(fā)光顏色和效率基本上取決于有機發(fā)光材料，有小分子和高分子兩大類。小分子材料熒光量子效率高，提純?nèi)菀祝诹炼?、色純度及顏色表現(xiàn)等方面優(yōu)于高分子材料；高分子發(fā)光材料則在加工性、機械性能、穩(wěn)定性及成本上占優(yōu)，通過分子設(shè)計還可實現(xiàn)能帶調(diào)控，得到全色發(fā)光器件。此外，高分子器件質(zhì)量輕薄且具有柔韌性，更易于制作大尺寸的顯示面板。

圖1 有機發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖

由于小分子發(fā)光材料容易發(fā)生濃度淬滅，所以常常是作為客體材料摻雜進(jìn)主體材料中，并通過能量轉(zhuǎn)移得到激發(fā)而產(chǎn)生發(fā)光[6]。紅光材料較好的是DCM系列的DCJTB、DCJTI等[7, 8]；綠光材料則是香豆素系列的C－545TB、C－545MT[9, 10]；藍(lán)光材料有DPVBi、AND、MADN等[11]。其中，綠光材料的性能最好，已達(dá)實用化的要求；藍(lán)光材料在色彩飽和度和發(fā)光穩(wěn)定性方面有待改善；紅光則需改進(jìn)其較低的發(fā)光效率和亮度。

圖2 小分子發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu)

高分子發(fā)光材料主要有聚苯撐乙烯(PPV)和聚噻吩(PAT)兩大類。PPV最早被用來做PLED的發(fā)光層，對其的研究也最為充分，其重要的衍生物有MEH-PPV，PPE等；PAT則是繼聚對苯撐乙烯類之后人們研究較多的一類雜環(huán)高分子發(fā)光材料，它具有較高的熱穩(wěn)定性。其他的一些重要高分子還有PPP、PF等，兩者都是重要的藍(lán)光材料。

圖3 高分子發(fā)光材料的分子結(jié)構(gòu)

OLED顯示面板及驅(qū)動技術(shù)

OLED面板

1997年，日本Pioneer公司推出多彩汽車音響面板，被認(rèn)為是有機顯示產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的開始。2001年，Pioneer正式批量生產(chǎn)車載電視機所用的5.2 英寸全彩OLED顯示器。同年，Sony展示了13 英寸的全彩OLED顯示器樣機；2004年5月，Epson發(fā)布了全球最大的40 英寸OLED顯示器樣機，引起了業(yè)界的震驚。它采用主動矩陣驅(qū)動方式，分辨率為1280