oled显示原理及结构分析

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一、oled显示原理

OLED(Organic Light-Emitting Diode)学名“有机发光二极管”，意思是当有电流通过它时，它就会发光，且发光亮度取决于电流大小，电流越大，亮度越高，反之越暗。

OLED的基本结构如图1所示，一层薄而透明且具有半导体特性的锢锡氧化物(ITO)与阳极相连，再加上另一个金属阴极，犹如三明治的结构。当输入电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合而发光。依其不同的配方，可产生红、绿、蓝(R、G、B)三基色，构成基本色彩。与LED液晶屏不同，OLED属于电流型的有机自发光器件。

如图1所示，在OLED的玻璃基板上通过喷墨打印、有机气相沉积或真空热蒸发等工艺，形成纳米级的正(阳)电极、空穴传输层、发光层、电子传输层和负(阴)电极附着物。当给阳极加上+2V～+10V的直流电压时，金属阴极产生电子，ITO阳极产生空穴，在电场力的作用下，电子穿过电子传输层，空穴穿过空穴传输层，在有机发光层相遇。电子和空穴分别带负电和正电，它们相互吸引，激发有机材料发光。由于ITO阳极段是透明的，人们就可以看到它发出的光。通过控制电流的大小，可调整发光亮度。每个OLED显示单元(像素点)都能受控制地产生三种不同颜色的光，而OLED显示单元(像素点)后都有一个薄膜晶体管TFT，显示单元(像素点)在TFT驱动下点亮。薄膜晶体管TFT的开启与否由逻辑板形成的栅极驱动信号和源极数据信号控制。

提示：按照面板的工艺技术OLED可分为RGB像素独立发光、光色转换和彩色滤光膜三种。目前，市场上的大尺寸OLED以LG的生产技术为主流，该技术采用白光OLED与滤光片结合，像素点是白色发光二极管，在白色发光的二极管上覆有红、绿、蓝三基色滤光膜，从而实现R、 G、B三色显示。

二、OLED结构

1.单层结构

有机发光器件的结构一般属于夹层式结构，即发光层被两侧电极夹着并且至少一侧为透明电极以便获得面发光。单层有机薄膜被夹在ITO阳极和金属阴极之间，形成了最简单的单层OLED。其中的有机层，既作发光层，又兼作电子传输层和空穴传输层。但是，多数有机材料主要是单种载流子传输的，所以单层器件的载流子注入不平衡;另外，由于载流子迁移率的巨大差距，容易使发光区域靠近迁移率小的载流子的注入电极一侧，如果是金属电极，则容易导致电极对的发光淬灭，而使得器件效率降低。有机层可以是有机发光小分子，也可为发光聚合物或掺杂的发光小分子。

2.双层结构

由两层不同功能的有机材料共同构成OLED，根据材料的作用不同，可分为两种类型，一种是采用有机电子传输材料既做电子传输层ETL又做发光层ELL，并与有机空穴传输材料做成的空穴传输层HTL一起构成OLED。另一种是HTL、ELL公用一层有机材料，ETL单独为一层有机材料。

①双层A型OLED器件是1987年由Kodak研发的。其分别为空穴传输层及电子传输层。其中空穴传输层为p型有机材料，其特性为具有较高的空穴迁移率，且其HOMO与ITO较接近，可使空穴由ITO注入有机层的能障降低。此器件结构的最主要特点是发光体也具有传输电子的能力。双层A型标准OLED器件的结构由下而上分别为ITO、HTL、ETL、阴极金属，最著名的例子为：玻璃基、ITO、NPB、Alq、Mg:Ag。

对于双层器件，具体发光来自HTL还是ETL，主要取决于其能带的匹配关系。一般来说，发光多是来自带隙相对较小的材料，例如，典型的TPD/Alq3器件的发光就是来自带隙较小的Alq3。

在后续的研究中发现，这种结构的器件的发光强度和电流密度成线性关系，这种线性关系对发展OLED成为高性能的显示元件具有重要作用。其次，器件的电流效率随亮度的提高呈现先增大后减小的变化，其峰值一般出现在几千cd/m2处，说明OLED可以在很高的亮度下工作并具有良好的工作效率。

②双层-B型OLED器件是由日本九州大学的Saito教授组提出，其最主要的特点是空穴传输材料可当发光层。发光的区域不仅在靠近HTL、ETL的接口上，且可由扩散方式将发光区域扩散至整个HTL。双层-B型标准OLED器件的结构由下而上分别为玻璃基板、ITO、HTL、ETL/阴极金属。在双层-B型器件中，n型有机材料被当作发光层，其发光波长系由HOMO及LUMO的能量差所决定。然而，好的电子传输层并不一定为发光效率佳的材料，目前一般的做法是将高萤光度的有机色料掺杂于电子传输层中靠近空穴传输层部分，又称为发光层，其体积比约为1%～3%。

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