由于OLED 所使用的超薄膜是一种绝缘体，理论上载流子在有机超薄膜中是很不容易移动的。OLED 研究的初期所使用的蒽（Anthracence）单晶其电阻高达109Ω。常用的空穴传输材料TPD 以40%的比例分散于高分子薄膜中，其电阻率仍高达5x10¹¹Ω·m，其它大部分真空蒸镀的有机薄膜也同样有高电阻的问题。虽然OLED 薄膜材料的电阻很高，然而要使OLED 器件产生100 mA/cm²的电流密度并不会特别困难，OLED 器件的正负电流密度也不会比一般半导体材料低，一般的绝缘体材料是不可能有这么高的电流密度。如果要在厚度1mm，电阻值10¹³Ω 的绝缘体薄膜中产生100 mA/cm²的电流密度，所需要的驱动电压必须高达104 V，因此必须寻找电阻更小的材料。然而必须注意的是OLED 薄膜中电流密度的大小并不是由薄膜中的载流子密度所决定，对于欧姆电流而言，载流子密度低时确实电流密度会较低，但是只要材料的电荷迁移率够高也可以获得高的电流密度。这个现象称为空间电荷限制电流(Space Charge Limited Current)。空间电荷限制电流的表示式为：



ε 为薄膜的相对介电常数，L 为薄膜厚度，μ 为载流子迁移率，V 为外加电压。一般非晶质发光薄膜材料的典型参数为μ=10-3cm2/Vs、L=100nm、V=1.0 V 时，其电流密度为300 mA/cm²。如果外加电压只有0.2 V时，则电流密度只有10 mA/cm²。上式是假设没有载流子陷阱(carrier trap)的情形，如果是有载流子陷阱的情形时其考虑的方法也是相同的。因此对于本身是绝缘体的OLED 超薄膜，只要施加数伏特电压就可以产生很大的电流密度并产生电致发光的效应。上述的前提是由电极注入的电荷迁移率必须足够大，而且电荷在材料中快速结合而没有电荷累积。Adachi 评估了空穴运输材料对有机电致发光器件(OLED)寿命的影响。他以十四种芳胺类小分子作空穴运输材料,装配了双层OLED 器件结构∶ITO/空穴运输层(HTL)/发射层(EML)/Mg:Ag。发射层材料是Alq。实验结果表明,空穴材料的电离能(Ip)是影响有机EL 器件耐久性的主要因素,用低电离能(5.08 eV)的材料作空穴运输层,显著地提高了器件的稳定性,在这种情形下,器件原始发光的半衰期(器件寿命)超过500 hrs。同时他还论述了器件老化的可能机理,认为在空穴运输层和阳极之间形成的能垒越低,器件越稳定。材料的厚度也是影响电发光性能的一个重要因素,它直接影响发光器件的亮度、电光转换效率和稳定性。Shirota 以TPD 和MTDATA 作成了含有双层HTL 的OLED 器件,以Alq 为发光层,结果发现MTDATA 的厚度由400 Å变化到1000 Å时,并没有引起驱动电压的明显增加,稳定性和发光效率提高很大。这表明通过优选空穴传输材料,可以使厚度对OLED 器件性能的影响降低到最低限度,同时提高器件的稳定性和发光效率。以有机/无机复合材料作为空穴传输层,首次被Tokito 所报道。因为传统的OLED 器件的稳定性对温度很敏感,温度升高,器件的稳定性下降。将MgF 掺杂TPD 作为HTL,发射层物质是Alq,结果在15 V 偏压下,蓝色发光亮度高达2600 cd/m²。有机小分子电致发光材料应用最广泛的是Alq,它具有成膜质量好,较高的电子迁移率和较好的稳定性等优点。Alq 既是一种电致发光材料,也是一种电子传输材料,因而在OLED 中Alq 也可以充当电子运输层。Sano 等合成出一种稀土配合物Eu(TTA)3(phen)(TTA:噻吩甲酰三氟丙酮,phen:邻二氮菲),在OLED 器件中作发光物质,得到亮度为137cd/m²的纯红EL。Kido 以Eu(ACAC) 3 (phen)作发光材料,也得到了红色发光。Hamada 等人选用8-羟基喹啉及其两种衍生物作配体,以Al³、Mg²、Zn²、Be²作配离子,合成出多种配合物并用于实验,在20 V 偏压下8-羟基喹啉锌(Znq2)的发光亮度高达16200cd/m²。从而人们期望Znq2 等二配位的金属配合物能够成为新的有机EL 材料。有机小分子OLED 材料的开发仍在进行, 但小分子普遍的结晶现象降低了EL 器件的寿命;同时有机小分子OLED 材料的成膜方式主要靠真空蒸镀。为提高发光效率大多采用多层结构,这对器件的装配带来了困难,也难以实现大面积显示对基板平整度的要求。于是把探究方向转向具有优良物理特性的聚合物。聚合物具有挠曲性,易加工成型;玻璃化温度高,不易结晶;同时链状共轭聚合物具有一维结构,具有带隙能,数值与可见光能量相当。可溶性聚合物又具有优良的机械性能和良好的成膜性,因而适用于大面积显示。目前PLED 中聚合物材料有三种形式：一种是染料掺杂型聚合物作发光层;一种是共轭聚合物作发光层;还有以聚合物作载流子运输层,以有机小分子EL 材料作发光层。

聚乙烯咔唑(PVK)是一种典型的光导体,由于咔唑侧基的存在,使它有很强的空穴传输能力,因而在PLED 器件中常被用作空穴运输层。这种空穴运输材料一方面降低了小分子OLED 材料的结晶性,提高了器件寿命;同时增加了电子-空穴复合的机会,因而提高了发光效率。聚甲基苯基硅烷(PMPS)也是一种性能优良的空穴运输材料,室温下其空穴迁移率10-3cm²/Vs。易于得到纯的产品,因而只有很小的截留效应(trapping effects)。PMMA 在可见光内无吸收,易于加工,可以用湿法喷涂装配PLED。以非公轭聚合物作空穴运输层而制备的是一个多层结构PLED 器件,由于有机层之间只存在弱的范德华力,在强度方面不能满足长期使用的要求,因而提高器件结构的稳定性可以采用单层结构。Kido 采用染料分子掺杂聚合物作发光层,制备了单层EL 器件,在17 V 偏压下,得到亮度为920 cd/m²的绿色发光。这种聚合物是具有非导电特性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),它具有好的成膜性和较高的玻璃化转变温度(105°C)。采用喷涂成膜,通过掺杂不同的荧光染料,可以调谐发光颜色由绿变红。一般来说有机材料的亮度与寿命成反比，因此需在两者间取得一个平衡点。在这方面比较出色的是日本出光兴产公司，该公司已开发出亮度200 cd/m²、寿命1 万小时以上的蓝光材料，以及亮度200 cd/m²、寿命5 万小时以上的绿光材料。此外，东洋INK 的蓝、绿、橙光材料也已达到实用阶段，美国Universal Display Corporation(UDC)开发出颜色纯度与寿命均达一定品质的红、绿光材料，Kodak 也开发出红、绿光材料，寿命均达10000 小时以上。

摘自：中华液晶网