OLED(OrganicLight-Emitting Diode),又称为有机电激光显示、有机发光半导体(OrganicElectroluminesence Display,OLED)。OLED属于一种电流型的有机发光器件,是通过载流子的注入和复合而致发光的现象,发光强度与注入的电流成正比。

1.OLED是什么

有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED),又称为有机电激光显示、有机发光半导体(OrganicElectroluminesence Display,OLED),是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。

 

1.OLED是什么

(图片来源于网络)

 
OLED在电场的作用下,阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动,分别向空穴传输层和电子传输层注入,迁移到发光层。当二者在发光层相遇时,产生能量激子,从而激发发光分子最终产生可见光。

                   
一般而言,OLED可按发光材料分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称为PLED)。

 

OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件,它很容易制作,而且只需要低的驱动电压,这些主要的特征使得OLED在满足平面显示器的应用上显得非常突出。OLED显示屏比LCD更轻薄、亮度高、功耗低、响应快、清晰度高、柔性好、发光效率高,能满足消费者对显示技术的新需求。全球越来越多的显示器厂家纷纷投入研发,大大的推动了OLED的产业化进程。 

 

2.OLED分类

(一)从器件结构上进行分类

OLED,是一种有机电致发光器件,由比较特殊的有机材料构成的,按照其结构的不同可以将其划分为四种类型,即单层器件、双层器件、三层器件以及多层器件。 

 

(1)单层器件

单层器件也就是在器件的正、负极之间接入一层可以发光的有机层,其结构为衬底/ITO/发光层/阴极。在这种结构中由于电子、空穴注入、传输不平衡,导致器件效率、亮度都较低,器件稳定性差。 

 

(2)双层器件

双层器件是在单层器件的基础上,在发光层两侧加入空穴传输层(HTL)或电子传输层(ETL),克服了单层器件载流子注入不平衡的问题,改善了器件的电压-电流特性,提高了器件的发光效率。

 

(3)三层器件

三层器件结构是应用最广泛的一种结构,其结构为衬底/ITO/HTL/发光层/ETL/阴极。这种结构的优点是使激子被局限在发光层中,进而提高器件的效率。 

 

(4)多层结构

多层结构的性能是比较好的一种结构,其能够很好的发挥各个层面的作用。发光层也可以由多层结构组成,由于各发机层之间相互独立,可以分别优化。因此,这种结构能充分发挥各有机层的作用,极大地提高了器件设计的灵活性。  

 

(二)从驱动方式上进行分类

OLED按照驱动方式来划分,一般分为两种,一种是主动式,一种是被动式。主动式的一般为有源驱动,被动式的为无源驱动。在实际的应用过程中,有源驱动主要是用于高分辨率的产品,而无源驱动主要应用在显示器尺寸比较小的显示器中。

 

(三)从材料上进行分类

构成OLED的材料主要是有机物,可根据有机物的种类划分,一种为小分子,另一种是高分子。这两种器件的主要差别在制作工艺上,小分子器件主要采用的是真空热蒸发工艺,高分子器件采用的是旋转涂覆或者是喷涂印刷工艺。

 

3.OLED发光原理

3.OLED发光原理

(图片来源于网络)

 

发光原理:

OLED器件的发光过程可分为:电子和空穴的注入、电子和空穴的传输、电子和空穴的再结合、激子的退激发光。具体为:

(1)电子和空穴的注入。处于阴极中的电子和阳极中的空穴在外加驱动电压的驱动下会向器件的发光层移动,在向器件发光层移动的过程中,若器件包含有电子注入层和空穴注入层,则电子和空穴首先需要克服阴极与电子注入层及阳极与空穴注入层之间的能级势垒,然后经由电子注入层和空穴注入层向器件的电子传输层和空穴传输层移动;电子注入层和空穴注入层可增大器件的效率和寿命。关于OLED器件电子注入的机制还在不断的研究当中,目前最常被使用的机制是穿隧效应和界面偶极机制。


(2)电子和空穴的传输。在外加驱动电压的驱动下,来自阴极的电子和阳极的空穴会分别移动到器件的电子传输层和空穴传输层,电子传输层和空穴传输层会分别将电子和空穴移动到器件发光层的界面处;与此同时,电子传输层和空穴传输层分别会将来自阳极的空穴和来自阴极的电子阻挡在器件发光层的界面处,使得器件发光层界面处的电子和空穴得以累积。


(3)电子和空穴的再结合。当器件发光层界面处的电子和空穴达到一定数目时,电子和空穴会进行再结合并在发光层产生激子。


(4)激子的退激发光。在发光层处产生的激子会使得器件发光层中的有机分子被活化,进而使得有机分子最外层的电子从基态跃迁到激发态,由于处于激发态的电子极其不稳定,其会向基态跃迁,在跃迁的过程中会有能量以光的形式被释放出来,进而实现了器件的发光。