有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的發(fā)光原理

OLED(OrganicLight-Emitting Diode)，又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（OrganicElectroluminesence Display，OLED）。OLED屬于一種電流型的有機(jī)發(fā)光器件，是通過載流子的注入和復(fù)合而致發(fā)光的現(xiàn)象，發(fā)光強(qiáng)度與注入的電流成正比

1.OLED是什么

有機(jī)發(fā)光二極管（OrganicLight-Emitting Diode，OLED），又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體（OrganicElectroluminesence Display，OLED），是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象

1.OLED是什么

OLED在電場的作用下，陽極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子就會發(fā)生移動，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層注入，遷移到發(fā)光層。當(dāng)二者在發(fā)光層相遇時，產(chǎn)生能量激子，從而激發(fā)發(fā)光分子最終產(chǎn)生可見光

一般而言，OLED可按發(fā)光材料分為兩種：小分子OLED和高分子OLED（也可稱為PLED）

OLED是一種利用多層有機(jī)薄膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電致發(fā)光的器件，它很容易制作，而且只需要低的驅(qū)動電壓，這些主要的特征使得OLED在滿足平面顯示器的應(yīng)用上顯得非常突出。OLED顯示屏比LCD更輕薄、亮度高、功耗低、響應(yīng)快、清晰度高、柔性好、發(fā)光效率高，能滿足消費(fèi)者對顯示技術(shù)的新需求。全球越來越多的顯示器廠家紛紛投入研發(fā)，大大的推動了OLED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

2.OLED分類

（一）從器件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分類

OLED，是一種有機(jī)電致發(fā)光器件，由比較特殊的有機(jī)材料構(gòu)成的，按照其結(jié)構(gòu)的不同可以將其劃分為四種類型，即單層器件、雙層器件、三層器件以及多層器件

（1）單層器件

單層器件也就是在器件的正、負(fù)極之間接入一層可以發(fā)光的有機(jī)層，其結(jié)構(gòu)為襯底/ITO/發(fā)光層/陰極。在這種結(jié)構(gòu)中由于電子、空穴注入、傳輸不平衡，導(dǎo)致器件效率、亮度都較低，器件穩(wěn)定性差。

（2）雙層器件

雙層器件是在單層器件的基礎(chǔ)上,在發(fā)光層兩側(cè)加入空穴傳輸層（HTL）或電子傳輸層（ETL），克服了單層器件載流子注入不平衡的問題，改善了器件的電壓-電流特性，提高了器件的發(fā)光效率

（3）三層器件

三層器件結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為襯底/ITO/HTL/發(fā)光層/ETL/陰極。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是使激子被局限在發(fā)光層中，進(jìn)而提高器件的效率

（4）多層結(jié)構(gòu)

多層結(jié)構(gòu)的性能是比較好的一種結(jié)構(gòu)，其能夠很好的發(fā)揮各個層面的作用。發(fā)光層也可以由多層結(jié)構(gòu)組成，由于各發(fā)機(jī)層之間相互獨(dú)立，可以分別優(yōu)化。因此，這種結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮各有機(jī)層的作用，極大地提高了器件設(shè)計的靈活性。

（二）從驅(qū)動方式上進(jìn)行分類

OLED按照驅(qū)動方式來劃分，一般分為兩種，一種是主動式，一種是被動式。主動式的一般為有源驅(qū)動，被動式的為無源驅(qū)動。在實際的應(yīng)用過程中，有源驅(qū)動主要是用于高分辨率的產(chǎn)品，而無源驅(qū)動主要應(yīng)用在顯示器尺寸比較小的顯示器中

（三）從材料上進(jìn)行分類

構(gòu)成OLED的材料主要是有機(jī)物，可根據(jù)有機(jī)物的種類劃分，一種為小分子，另一種是高分子。這兩種器件的主要差別在制作工藝上，小分子器件主要采用的是真空熱蒸發(fā)工藝，高分子器件采用的是旋轉(zhuǎn)涂覆或者是噴涂印刷工藝

3.OLED發(fā)光原理

發(fā)光原理：

OLED器件的發(fā)光過程可分為：電子和空穴的注入、電子和空穴的傳輸、電子和空穴的再結(jié)合、激子的退激發(fā)光。具體為：

（1）電子和空穴的注入；處于陰極中的電子和陽極中的空穴在外加驅(qū)動電壓的驅(qū)動下會向器件的發(fā)光層移動，在向器件發(fā)光層移動的過程中，若器件包含有電子注入層和空穴注入層，則電子和空穴首先需要克服陰極與電子注入層及陽極與空穴注入層之間的能級勢壘，然后經(jīng)由電子注入層和空穴注入層向器件的電子傳輸層和空穴傳輸層移動；電子注入層和空穴注入層可增大器件的效率和壽命。關(guān)于OLED器件電子注入的機(jī)制還在不斷的研究當(dāng)中，目前最常被使用的機(jī)制是穿隧效應(yīng)和界面偶極機(jī)制

（2）電子和空穴的傳輸；在外加驅(qū)動電壓的驅(qū)動下，來自陰極的電子和陽極的空穴會分別移動到器件的電子傳輸層和空穴傳輸層，電子傳輸層和空穴傳輸層會分別將電子和空穴移動到器件發(fā)光層的界面處；與此同時，電子傳輸層和空穴傳輸層分別會將來自陽極的空穴和來自陰極的電子阻擋在器件發(fā)光層的界面處，使得器件發(fā)光層界面處的電子和空穴得以累積

（3）電子和空穴的再結(jié)合；當(dāng)器件發(fā)光層界面處的電子和空穴達(dá)到一定數(shù)目時，電子和空穴會進(jìn)行再結(jié)合并在發(fā)光層產(chǎn)生激子

（4）激子的退激發(fā)光；在發(fā)光層處產(chǎn)生的激子會使得器件發(fā)光層中的有機(jī)分子被活化，進(jìn)而使得有機(jī)分子最外層的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，由于處于激發(fā)態(tài)的電子極其不穩(wěn)定，其會向基態(tài)躍遷，在躍遷的過程中會有能量以光的形式被釋放出來，進(jìn)而實現(xiàn)了器件的發(fā)光

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