oled的結(jié)構(gòu)和特性是什么？

OLED(Organic Light-Emitting Diode)，又稱為有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體(Organic Electroluminescence Display，OLED)。OLED屬于一種電流型的有機(jī)發(fā)光器件，是通過(guò)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。OLED在電場(chǎng)的作用下，陽(yáng)極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，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(shí)，產(chǎn)生能量激子，從而激發(fā)發(fā)光分子最終產(chǎn)生可見(jiàn)光。

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(OrganicElectroluminescence Display，OLED)，是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場(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。 [2] 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)。 [2] 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(dòng)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(duì)顯示技術(shù)的新需求。全球越來(lái)越多的顯示器廠家紛紛投入研發(fā)，大大的推動(dòng)了OLED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

OLED顯示器是一種由有機(jī)分子薄片組成的固態(tài)設(shè)備，施加電力之后就能發(fā)光。OLED能讓電子設(shè)備產(chǎn)生更明亮、更清晰的圖像，其耗電量小于傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的LED顯示屏。

OLED顯示屏的優(yōu)點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.相較于LED或LCD的晶體層，OLED的有機(jī)塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性。

2.OLED的發(fā)光層比較輕，因此它的基層可使用富于柔韌性的材料，而不會(huì)使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì)，而LED和LCD則使用玻璃基層。

3.OLED比LED更亮。OLED有機(jī)層要比LED中與之對(duì)應(yīng)的無(wú)機(jī)晶體層薄很多，因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu)。此外，LED和LCD需要用玻璃作為支撐物，而玻璃會(huì)吸收一部分光線。OLED則無(wú)需使用玻璃。

4.OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng)(請(qǐng)查閱LCD(液晶顯示)工作原理)。LCD工作時(shí)會(huì)選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域，從而讓圖像顯現(xiàn)出來(lái)，而OLED則是靠自身發(fā)光。因?yàn)镺LED不需逆光系統(tǒng)，所以它們的耗電量小于LCD(LCD所耗電量中的大部分用于逆光系統(tǒng))。這一點(diǎn)對(duì)于靠電池供電的設(shè)備(例如移動(dòng)電話)來(lái)說(shuō)，尤其重要。

5.OLED制造起來(lái)更加容易，還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質(zhì)，因此可以將其制作成大面積薄片狀。而想要使用如此之多的晶體并把它們鋪平，則要困難得多。

6.OLED的視野范圍很廣，可達(dá)170度左右。而LCD工作時(shí)要阻擋光線，因而在某些角度上存在天然的觀測(cè)障礙。OLED自身能夠發(fā)光，所以視域范圍也要寬很多。

OLED顯示器結(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”。可采用聚苯胺作為OLED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顯示屏的特點(diǎn)

OLED為自發(fā)光材料，不需用到背光板，同時(shí)視角廣、畫(huà)質(zhì)均勻、反應(yīng)速度快、較易彩色化、用簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路即可達(dá)到發(fā)光、制程簡(jiǎn)單、可制作成撓曲式面板，符合輕薄短小的原則，應(yīng)用范圍屬于中小尺寸面板。

顯示方面：主動(dòng)發(fā)光、視角范圍大;響應(yīng)速度快，圖像穩(wěn)定;亮度高、色彩豐富、分辨率高。

工作條件：驅(qū)動(dòng)電壓低、能耗低，可與太陽(yáng)能電池、集成電路等相匹配。

適應(yīng)性廣：采用玻璃襯底可實(shí)現(xiàn)大面積平板顯示;如用柔性材料做襯底，能制成可折疊的顯示器。由于OLED是全固態(tài)、非真空器件，具有抗震蕩、耐低溫(-40℃)等特性，在軍事方面也有十分重要的應(yīng)用，如用作坦克、飛機(jī)等現(xiàn)代化武器的顯示終端。

1. OLED 的結(jié)構(gòu)

OLED 效率和壽命與器件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，目前廣泛使用的結(jié)構(gòu)屬于“三明治夾層”結(jié)構(gòu)，即發(fā)光層被陰極和陽(yáng)極像三明治一樣夾在中間(一側(cè)為透明電極以便獲得面發(fā)光效果)的結(jié)構(gòu)。

由于OLED制膜溫度低，所以一般多使用氧化銦錫玻璃電極(Indium Tin Oxide，ITO)作為陽(yáng)極。在ITO電極上用真空蒸鍍法或旋涂法制備單層或多層有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，最后將金屬陰極制備于有機(jī)薄膜之上。

根據(jù)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的功能，器件結(jié)構(gòu)大致可以分為以下幾大類：

1.1 單層器件結(jié)構(gòu)

在器件的ITO陽(yáng)極和金屬陰極之間，制備一層有機(jī)半導(dǎo)體薄膜作為發(fā)光層，這就是最簡(jiǎn)單的單層OLED，其器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，它僅由陽(yáng)極、發(fā)光層和陰極組成，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，制備方便。這種結(jié)構(gòu)在聚合物有機(jī)電致發(fā)光器件中較為常用。

1.2 雙層器件結(jié)構(gòu)

由于大多數(shù)有機(jī)電致發(fā)光器件的材料是單極性的，同時(shí)具有相同的空穴和電子傳輸特性的雙極性(Bipolar)有機(jī)半導(dǎo)體材料很少，因此只能單一地傳輸電子或空穴中的一種。如果利用這種單極性的有機(jī)材料作為單層器件的發(fā)光材料，則會(huì)出現(xiàn)電子和空穴注入與傳輸?shù)牟黄胶?，且易使發(fā)光區(qū)域靠近遷移率較小的載流子注入一側(cè)的電極，若為金屬電極，則很容易導(dǎo)致發(fā)光猝滅，而這種猝滅會(huì)降低激子利用率，從而導(dǎo)致器件發(fā)光效率的降低。

由于單層結(jié)構(gòu)存在較難克服的缺點(diǎn)，目前OLED器件大多采用多層結(jié)構(gòu)。這一里程碑式的工作于1987年由Kodak公司首先提出，該結(jié)構(gòu)能有效達(dá)到調(diào)整電子和空穴的復(fù)合區(qū)域遠(yuǎn)離電極和平衡載流子注入速率的目的，在很大程度上提高了器件的發(fā)光效率，使OLED的研發(fā)進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是發(fā)光層材料具有電子(空穴)傳輸性，需要加入一層空穴(電子)傳輸材料以調(diào)節(jié)空穴和電子注入發(fā)光層的速率和數(shù)量，這層空穴(電子)傳輸材料還起著阻擋電子(空穴)層的作用，使注入的電子和空穴的復(fù)合發(fā)生在發(fā)光層附近。

1.3 三層及多層器件結(jié)構(gòu)

由電子傳輸層(Electron Transport Layer，ETL)、空穴傳輸層(Hole Transport Layer，HTL)和發(fā)光層組成的三層OLED器件，如圖3所示。結(jié)構(gòu)是由日本的Adachi課題組首次提出的。這種器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是使三個(gè)功能層各司其職，對(duì)于選擇功能材料和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)性能都十分方便，是目前OLED中常采用的器件結(jié)構(gòu)。

在實(shí)際OLED器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了使OLED器件各項(xiàng)性能最優(yōu)，并且充分發(fā)揮各個(gè)功能層的作用，進(jìn)一步提高OLED的發(fā)光亮度和發(fā)光效率，人們?cè)谌龑咏Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上采用多層器件結(jié)構(gòu)，對(duì)過(guò)量載流子進(jìn)行限制、調(diào)配。這是目前OLED最常用的器件結(jié)構(gòu)。這種器件結(jié)構(gòu)不但保證了有機(jī)電致發(fā)光器件的功能層與基板(襯底)之間具有良好的附著性，還使得來(lái)自陽(yáng)極和金屬陰極的載流子更容易注入有機(jī)半導(dǎo)體功能薄膜中。

為提高器件的性能，各種更復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)。但由于大多數(shù)有機(jī)材料具有絕緣的特性，只有在很高的電場(chǎng)強(qiáng)度(約10 V/cm)下才能使載流子從一個(gè)分子傳輸?shù)搅硪粋€(gè)分子，所以有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的總厚度不能超過(guò)百納米級(jí)，否則器件的驅(qū)動(dòng)電壓將會(huì)更高。

1.4 疊層串式器件結(jié)構(gòu)

基于全彩色顯示的需要，F(xiàn)orrest等人提出了將三基色器件沿厚度方向垂直堆疊，且保證每個(gè)器件都由各自的電極控制，這樣就構(gòu)成了彩色顯示裝置，如圖4所示。用這種方法制成的顯示器件可獲得優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的分辨率，人們利用這種思想，將多個(gè)發(fā)光單元垂直堆疊，并在中間加一個(gè)電極連接層，同時(shí)只用兩端電極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即疊層串式結(jié)構(gòu)器件(Tandem OLED)。這種結(jié)構(gòu)能夠極其有效地提高器件的電流效率，使器件能在較小的電流下達(dá)到非常高的亮度，這為實(shí)現(xiàn)高效率、長(zhǎng)壽命的有機(jī)電致發(fā)光器件提供了一個(gè)便捷的途徑。