oled顯示原理及結(jié)構(gòu)分析

以下內(nèi)容中，小編將對(duì)oled的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進(jìn)對(duì)oled的了解，和小編一起來(lái)看看吧。

一、oled顯示原理

OLED(Organic Light-Emitting Diode)學(xué)名“有機(jī)發(fā)光二極管”，意思是當(dāng)有電流通過(guò)它時(shí)，它就會(huì)發(fā)光，且發(fā)光亮度取決于電流大小，電流越大，亮度越高，反之越暗。

OLED的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，一層薄而透明且具有半導(dǎo)體特性的錮錫氧化物(ITO)與陽(yáng)極相連，再加上另一個(gè)金屬陰極，猶如三明治的結(jié)構(gòu)。當(dāng)輸入電壓時(shí)，正極空穴與陰極電荷就會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合而發(fā)光。依其不同的配方，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)(R、G、B)三基色，構(gòu)成基本色彩。與LED液晶屏不同，OLED屬于電流型的有機(jī)自發(fā)光器件。

如圖1所示，在OLED的玻璃基板上通過(guò)噴墨打印、有機(jī)氣相沉積或真空熱蒸發(fā)等工藝，形成納米級(jí)的正(陽(yáng))電極、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和負(fù)(陰)電極附著物。當(dāng)給陽(yáng)極加上+2V～+10V的直流電壓時(shí)，金屬陰極產(chǎn)生電子，ITO陽(yáng)極產(chǎn)生空穴，在電場(chǎng)力的作用下，電子穿過(guò)電子傳輸層，空穴穿過(guò)空穴傳輸層，在有機(jī)發(fā)光層相遇。電子和空穴分別帶負(fù)電和正電，它們相互吸引，激發(fā)有機(jī)材料發(fā)光。由于ITO陽(yáng)極段是透明的，人們就可以看到它發(fā)出的光。通過(guò)控制電流的大小，可調(diào)整發(fā)光亮度。每個(gè)OLED顯示單元(像素點(diǎn))都能受控制地產(chǎn)生三種不同顏色的光，而OLED顯示單元(像素點(diǎn))后都有一個(gè)薄膜晶體管TFT，顯示單元(像素點(diǎn))在TFT驅(qū)動(dòng)下點(diǎn)亮。薄膜晶體管TFT的開啟與否由邏輯板形成的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)和源極數(shù)據(jù)信號(hào)控制。

提示：按照面板的工藝技術(shù)OLED可分為RGB像素獨(dú)立發(fā)光、光色轉(zhuǎn)換和彩色濾光膜三種。目前，市場(chǎng)上的大尺寸OLED以LG的生產(chǎn)技術(shù)為主流，該技術(shù)采用白光OLED與濾光片結(jié)合，像素點(diǎn)是白色發(fā)光二極管，在白色發(fā)光的二極管上覆有紅、綠、藍(lán)三基色濾光膜，從而實(shí)現(xiàn)R、 G、B三色顯示。

二、OLED結(jié)構(gòu)

1.單層結(jié)構(gòu)

有機(jī)發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)一般屬于夾層式結(jié)構(gòu)，即發(fā)光層被兩側(cè)電極夾著并且至少一側(cè)為透明電極以便獲得面發(fā)光。單層有機(jī)薄膜被夾在ITO陽(yáng)極和金屬陰極之間，形成了最簡(jiǎn)單的單層OLED。其中的有機(jī)層，既作發(fā)光層，又兼作電子傳輸層和空穴傳輸層。但是，多數(shù)有機(jī)材料主要是單種載流子傳輸?shù)?，所以單層器件的載流子注入不平衡;另外，由于載流子遷移率的巨大差距，容易使發(fā)光區(qū)域靠近遷移率小的載流子的注入電極一側(cè)，如果是金屬電極，則容易導(dǎo)致電極對(duì)的發(fā)光淬滅，而使得器件效率降低。有機(jī)層可以是有機(jī)發(fā)光小分子，也可為發(fā)光聚合物或摻雜的發(fā)光小分子。

2.雙層結(jié)構(gòu)

由兩層不同功能的有機(jī)材料共同構(gòu)成OLED，根據(jù)材料的作用不同，可分為兩種類型，一種是采用有機(jī)電子傳輸材料既做電子傳輸層ETL又做發(fā)光層ELL，并與有機(jī)空穴傳輸材料做成的空穴傳輸層HTL一起構(gòu)成OLED。另一種是HTL、ELL公用一層有機(jī)材料，ETL單獨(dú)為一層有機(jī)材料。

①雙層A型OLED器件是1987年由Kodak研發(fā)的。其分別為空穴傳輸層及電子傳輸層。其中空穴傳輸層為p型有機(jī)材料，其特性為具有較高的空穴遷移率，且其HOMO與ITO較接近，可使空穴由ITO注入有機(jī)層的能障降低。此器件結(jié)構(gòu)的最主要特點(diǎn)是發(fā)光體也具有傳輸電子的能力。雙層A型標(biāo)準(zhǔn)OLED器件的結(jié)構(gòu)由下而上分別為ITO、HTL、ETL、陰極金屬，最著名的例子為：玻璃基、ITO、NPB、Alq、Mg:Ag。

對(duì)于雙層器件，具體發(fā)光來(lái)自HTL還是ETL，主要取決于其能帶的匹配關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)光多是來(lái)自帶隙相對(duì)較小的材料，例如，典型的TPD/Alq3器件的發(fā)光就是來(lái)自帶隙較小的Alq3。

在后續(xù)的研究中發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的器件的發(fā)光強(qiáng)度和電流密度成線性關(guān)系，這種線性關(guān)系對(duì)發(fā)展OLED成為高性能的顯示元件具有重要作用。其次，器件的電流效率隨亮度的提高呈現(xiàn)先增大后減小的變化，其峰值一般出現(xiàn)在幾千cd/m2處，說(shuō)明OLED可以在很高的亮度下工作并具有良好的工作效率。

②雙層-B型OLED器件是由日本九州大學(xué)的Saito教授組提出，其最主要的特點(diǎn)是空穴傳輸材料可當(dāng)發(fā)光層。發(fā)光的區(qū)域不僅在靠近HTL、ETL的接口上，且可由擴(kuò)散方式將發(fā)光區(qū)域擴(kuò)散至整個(gè)HTL。雙層-B型標(biāo)準(zhǔn)OLED器件的結(jié)構(gòu)由下而上分別為玻璃基板、ITO、HTL、ETL/陰極金屬。在雙層-B型器件中，n型有機(jī)材料被當(dāng)作發(fā)光層，其發(fā)光波長(zhǎng)系由HOMO及LUMO的能量差所決定。然而，好的電子傳輸層并不一定為發(fā)光效率佳的材料，目前一般的做法是將高螢光度的有機(jī)色料摻雜于電子傳輸層中靠近空穴傳輸層部分，又稱為發(fā)光層，其體積比約為1%～3%。

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