OLED的結(jié)構(gòu)原理及其發(fā)光過(guò)程解析
有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-EmitTIng Diode, UIV OLED)又稱(chēng)為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體(Organic Electroluminesence Display, UIV OLED)。與液晶顯示(Liquid Crystal Display, LCD)是不同類(lèi)型的發(fā)光原理。OLED由美籍華裔教授鄧青云(Ching W. Tang)1979年在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn),由此展開(kāi)了對(duì)OLED的研究。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光、廣視角、幾乎無(wú)窮高的對(duì)比度、較低耗電、極高反應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)。但是,在價(jià)格(較大顯示面板)、壽命、分辨率暫無(wú)法與液晶顯示器匹敵。
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有機(jī)發(fā)光二極管依色彩可分為單色、多彩及全彩等種類(lèi),其中全彩有機(jī)發(fā)光二極管的制備最為困難;依驅(qū)動(dòng)方式可分為被動(dòng)式(Passive Matrix, PMOLED)與主動(dòng)式(AcTIve Matrix, AMOLED)。
oled的原理
OLED是指在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下,通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。其原理是用ITO玻璃透明電極和金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極和陰極,在一定電壓驅(qū)動(dòng)下,電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到電子和空穴傳輸層,然后分別遷移到發(fā)光層,相遇形成激子使發(fā)光分子激發(fā),后者經(jīng)過(guò)輻射后發(fā)出可見(jiàn)光。輻射光可從ITO 一側(cè)觀察到,金屬電極膜同時(shí)也起了反射層的作用。
oled的結(jié)構(gòu)
基層(透明塑料,玻璃,金屬箔)——基層用來(lái)支撐整個(gè)OLED。
陽(yáng)極(透明)——陽(yáng)極在電流流過(guò)設(shè)備時(shí)消除電子(增加電子“空穴”)。
有機(jī)層——有機(jī)層由有機(jī)物分子或有機(jī)聚合物構(gòu)成。
導(dǎo)電層——該層由有機(jī)塑料分子構(gòu)成,這些分子傳輸由陽(yáng)極而來(lái)的“空穴”??刹捎镁郾桨纷鳛镺LED的導(dǎo)電聚合物。
發(fā)射層——該層由有機(jī)塑料分子(不同于導(dǎo)電層)構(gòu)成,這些分子傳輸從陰極而來(lái)的電子;發(fā)光過(guò)程在這一層進(jìn)行??刹捎镁圮套鳛榘l(fā)射層聚合物。
陰極(可以是透明的,也可以不透明,視OLED類(lèi)型而定)——當(dāng)設(shè)備內(nèi)有電流流通時(shí),陰極會(huì)將電子注入電路。
oled的發(fā)光過(guò)程及原理
OLED發(fā)光的方式與LED類(lèi)似,有一個(gè)稱(chēng)為電磷光的過(guò)程。
OLED發(fā)光的具體過(guò)程如下:
1、OLED設(shè)備的電池或電源會(huì)在OLED兩端施加一個(gè)電壓。
2、電流從陰極流向陽(yáng)極,并經(jīng)過(guò)有機(jī)層(電流指電子的流動(dòng))。
3、陰極向有機(jī)分子發(fā)射層輸出電子。
4、陽(yáng)極吸收從有機(jī)分子傳導(dǎo)層傳來(lái)的電子。(這可以視為陽(yáng)極向傳導(dǎo)層輸出空穴,兩者效果相等。
5、在發(fā)射層和傳導(dǎo)層的交界處,電子會(huì)與空穴結(jié)合。
6、電子遇到空穴時(shí),會(huì)填充空穴(它會(huì)落入缺失電子的原子中的某個(gè)能級(jí))。
7、這一過(guò)程發(fā)生時(shí),電子會(huì)以光子的形式釋放能量。
8、OLED發(fā)光。
9、光的顏色取決于發(fā)射層有機(jī)物分子的類(lèi)型。生產(chǎn)商會(huì)在同一片OLED上放置幾種有機(jī)薄膜,這樣就能構(gòu)成彩色顯示器。
10、光的亮度或強(qiáng)度取決于施加電流的大小。電流越大,光的亮度就越高。
OLED技術(shù)可以分為小分子和高分子兩種主要類(lèi)型,其結(jié)構(gòu)也并不相同。但是,無(wú)論是小分子OLED,還是高分子OLED在薄而透明的具有導(dǎo)電性能的氧化銦錫(ITO膜)陰極與金屬陽(yáng)極之間都有一個(gè)有機(jī)發(fā)光材料層——這是一種類(lèi)似于漢堡包的夾心蛋糕式的結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)層中包括了:空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。
其中,陰陽(yáng)兩極構(gòu)成的結(jié)構(gòu)式一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的晶體二極管的結(jié)構(gòu),具有單向?qū)щ娦?,適度電壓下的電流驅(qū)動(dòng)。OLED發(fā)光本質(zhì)是電流驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時(shí),正極空穴與陰極電荷就會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合,產(chǎn)生光亮,依其發(fā)光層配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)RGB三原色,構(gòu)成基本色彩。
具體而言,當(dāng)組件受到直流電(Direct Current;DC)所衍生的順向偏壓時(shí),外加之電壓能量將驅(qū)動(dòng)電子(Electron)與空穴(Hole)分別由陰極與陽(yáng)極注入組件,當(dāng)兩者在傳導(dǎo)中相遇、結(jié)合,即形成所謂的電子-空穴復(fù)合(Electron-Hole Capture)。——實(shí)際上真正移動(dòng)的是電子,電子對(duì)空穴的填充,可以看做是空穴的移動(dòng):這也是典型的PN結(jié)晶體管工作方式。
電子移動(dòng)過(guò)程中,電子填充到空穴位置的整個(gè)過(guò)程,相當(dāng)于電子獲得能量(電能)并飛離原來(lái)原子的附屬,然后被空穴捕獲,并釋放出原來(lái)獲得的能量(光能)。這一過(guò)程中若電子自旋(Electron Spin)和基態(tài)電子成對(duì),則為單重態(tài)(Singlet),其所釋放的光為所謂的熒光(Fluorescence);反之,若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對(duì)且平行,則稱(chēng)為三重態(tài)(Triplet),其所釋放的光為所謂的磷光(Phosphorescence)。
無(wú)論是熒光還是磷光狀態(tài),當(dāng)電子的狀態(tài)位置由激態(tài)高能階回到穩(wěn)態(tài)低能階時(shí),其能量將分別以光子(Light Emission)或熱能(Heat DissipaTIon)(OLED物質(zhì)分子團(tuán)的震動(dòng))的方式放出,其中光子的部分可被利用當(dāng)作顯示功能。
Oled的發(fā)光過(guò)程可以分為以下幾步:1、OLED設(shè)備的電池或電源會(huì)在OLED兩端施加一個(gè)電壓。 2、電流從陰極流向陽(yáng)極,并經(jīng)過(guò)有機(jī)層(電流指電子的流動(dòng))。3、陰極向有機(jī)分子發(fā)射層輸出電子。4、陽(yáng)極吸收從有機(jī)分子傳導(dǎo)層傳來(lái)的電子。(這可以視為陽(yáng)極向傳導(dǎo)層輸出空穴,兩者效果相等。5、在發(fā)射層和傳導(dǎo)層的交界處,電子會(huì)與空穴結(jié)合。6、電子遇到空穴時(shí),會(huì)填充空穴(它會(huì)落入缺失電子的原子中的某個(gè)能級(jí))。7、這一過(guò)程發(fā)生時(shí),電子會(huì)以光子的形式釋放能量。8、OLED發(fā)光。
其中,光的顏色取決于發(fā)射層有機(jī)物分子的類(lèi)型;光的亮度或強(qiáng)度取決于施加電流的大小。電流越大,光的亮度就越高。OLED分子是依靠接收的空穴電子對(duì)的數(shù)目來(lái)發(fā)光,電流大意味著同時(shí)移動(dòng)的電子和空穴數(shù)目多——這是一種典型的電流驅(qū)動(dòng)模式。
評(píng)論