OLED显示结构及发光原理
OLED器件结构与发光机理
OLED器件结构与发光机理OLED（Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管）是一种使用有机材料作为发光材料的显示器件。
它由发光层、电流传输层和阳极、阴极等多个层次构成。
OLED器件结构主要包括底层和上层结构。
底层结构由底电极、电沉积聚合材料层、有机发光层、电荷传输层和顶电极构成。
底电极一般采用具有透明性的材料，如ITO（锡氧化铟）薄膜。
有机发光层是OLED最重要的部分，它是由光电材料组成的，包括发光材料和载流子传输材料。
电荷传输层通常位于有机发光层和电荷注入层之间，用于增强载流子传输和均衡电荷。
顶电极可以是金属膜、半透明金属膜或透明导电氧化物膜。
OLED发光机理是基于有机半导体材料的特性，通过在有机发光层中施加电场来激发载流子，进而发生电子与空穴的复合产生光子的过程。
OLED发光机制主要有两种类型：有机発光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）和薄膜结构OLED（Thin Film Structure OLED，TWOLED）。
有机发光二极管（OLED）的发光机理通过空穴冲击电子复合产生激子，进而产生光子。
当电流通过正极（阳极）注入有机发光层时，电子从阴极传输到有机发光层，空穴从有机发光层传输到阳极。
当空穴和电子在有机发光层中相遇时，它们会组合成激子。
激子会通过能量耗散机制发射光子，产生可见光。
薄膜结构OLED（TWOLED）的发光机理则是通过电荷复合产生轴向光子和平行光子。
轴向光子主要是空穴通过有机薄膜的外部向前传播后与电子相遇产生复合，产生的光子从薄膜的垂直方向发出。
平行光子主要是空穴与电子的正方向进行复合，产生的光子从薄膜的平行方向发出。
两种发光机理都是通过电子与空穴的复合产生光子来实现OLED的发光。
OLED器件结构和发光机理的优势在于材料可塑性高、分辨率高、对比度高、透明度高、颜色饱和度高等特点。
因此，OLED被广泛应用于各种显示设备中，如手机、电视、显示屏、车载显示等领域。
OLED技术的发光原理和结构
OLED技术的发光原理和结构oled技术称为有机致电发光显示技术。
是UIVOLED技术的一种，其发光机理和过程是从阴、阳两极分别注入电子和空穴，被注入的电子和空穴在有机层内传输，并在发光层内复合，从而激发发光层分子产生单态激子，单态激子辐射衰减而发光。
在过去的十多年里发展迅猛，取得了巨大的成就。
OLED的发光原理与LED相似，是利用外加偏压使电洞和电子分别由正、负极出发，并在有机发光层相遇而产生发光作用，其中阳极为ITO导电膜，阴极则含有Mg、Al、Li等金属，其基本结构如(图四)所示。
而OLED发光的颜色取决于有机发光层的材料，故厂商可由改变发光层的材料而得到所需之颜色。
也可以理解为主要发光原理是由电子与电洞结合而产生光，视材料的不同，电子与电洞所具的能阶也有差异，进而产生不同波长(即不同颜色)的光线。
OLED以彩色化的方式区分可分为三种：一,"RGB三色发光结构"、二,"色变换结构[白光＋彩色滤光片]",三,"彩色滤光膜[蓝光＋色转换层]"等 3种方式。
由于3色发光结构运用独立发光材料RGB(红绿蓝)3色进行排列，具有发光效率佳的特性，不需再加上彩色滤光片或色彩变换层的薄膜，为目前投入厂商最普遍的使用方式；但由于3色法制程是采用屏蔽(shadow mask)蒸镀法，因此色彩的精细度较差。
而色变换方式则是以蓝色发光材料进行发光，发光时中间隔上一层薄膜，因此发光效率不如3色发光方式佳。
彩色滤光片则是以白光发光材料进行发光，中间加了一层彩色滤光片，因此发光效率亦不如3色发光方式佳，目前拥有白光技术的厂商并不多。
为了形像说明OLED构造，可以将每个OLED单元比做一块汉堡包，发光材料就是夹在中间的蔬菜。
每个OLED的显示单元都能受控制地产生三种不同颜色的光。
OLED与LCD 一样，也有主动式和被动式之分。
被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。
oled工作原理
oled工作原理
OLED（Organic Light-Emitting Diode）是一种新型的平面显示
技术，其工作原理基于有机材料在电场作用下的发光特性。
与传统液晶显示器不同，OLED不需要背光源，可以直接产生自
发光。
下面将详细解释OLED的工作原理。
OLED由以下几个关键组件构成：有机发光材料层、电子传输层、电子注入层和阳极、阴极两个电极层。
在OLED工作时，阴极和阳极之间施加电压，产生电场效应。
电子从阴极向阳极注入，并通过电子传输层的输运作用，进入有机发光材料层。
在有机发光材料层中，电子和空穴（缺失电子的正电荷）可以结合形成一个受激子。
当受激子退激时，能量以光子的形式释放出来。
由于有机发光材料的特性，它可以在电场刺激下直接发光，而不需要外部激发。
OLED显示器的每个像素都由一个微小的有机发光材料层组成。
通过在阴极和阳极之间分别施加电压，可以控制每个像素发光与否。
当欲显示的像素为亮时，施加电压使电子和空穴结合形成受激子，进而发出光。
而当欲显示的像素为暗时，不施加电压，使得电子和空穴无法结合，从而不发光。
OLED的工作原理带来了许多优势。
首先，由于自发光，不需
要背光源，因此OLED显示器更加薄和灵活。
其次，OLED显示器的色彩表现更加鲜艳、对比度更高，并且具有更快的响应速度。
此外，OLED还具有可视角度广、功耗低等特点。
总之，OLED的工作原理是基于有机材料的发光特性，通过电子和空穴的结合来产生光。
这种自发光的特性使得OLED显示器在亮度、色彩和响应速度方面有着较大的优势。
OLED显示结构及发光原理
OLED显示结构及发光原理OLED（有机发光二极管）是一种基于有机分子的发光技术，它具有极高的色彩细腻度、对比度和视角范围，被广泛应用于显示领域。
OLED显示结构是由一系列的有机材料薄膜组成，它们在电流作用下发出光。
下面将详细介绍OLED的显示结构和发光原理。
1. 基底层（Substrate Layer）：一般是透明的玻璃或塑料基底，可提供强度和支持。
2. 阳极层（Anode Layer）：位于基底层之上，主要由导电材料构成，如ITO（透明导电氧化铟锡）等。
阳极层提供正极电流以激发有机发光材料。
3. 有机发光层（Organic Emitter Layer）：是OLED显示结构的核心部分。
它由有机发光材料构成，可以分为不同的层次，例如发光层、空穴传输层和电子传输层。
发光层是OLED的主要部分，有机分子在电流的作用下发光。
4. 电子传输层（Electron Transport Layer）和空穴传输层（Hole Transport Layer）：这两层主要负责正、负电荷的输送，并帮助控制电子和空穴的复合过程，从而产生发光效果。
5. 阴极层（Cathode Layer）：位于有机发光层的顶部，由电子传输材料构成。
阴极层具有低电子亲和能力，使电子能够输送到有机发光层并与空穴复合，产生发光效果。
OLED的发光原理是通过电流激活有机发光材料，使其发射光子。
OLED中的有机发光材料是半导体材料，其分子结构中含有共轭键，当给予其中一个分子一个光子激发，它将处于一个激发态。
然后，这个高能激发态分子会与一个低能激发态分子发生共振作用，将能量传递给低能激发态分子。
低能激发态分子进一步传递给阴极层，与电子复合，从而产生光子发射。
通过调节电流的大小，可以控制有机发光材料的亮度。
此外，通过使用不同类型的有机分子，可以实现不同颜色的发光，例如红色、绿色和蓝色。
通过将这些颜色的OLED像素排列成一个矩阵，就可以构成彩色OLED显示屏。
oled的内部结构和控制原理
oled的内部结构和控制原理
OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种有机发光二极管
技术。
它由一系列的有机材料层组成，这些材料在通电的情况下会发光。
OLED显示器是由数百万个这样的OLED组件组成的，每个组件都可以发出自己的光。
OLED的内部结构包括以下层：
1. 透明底座层：通常由玻璃或塑料制成，提供显示器的基础支撑结构。
2. 发光层（有机发光材料层）：这一层包含有机发光材料，如聚合物或小分子有机化合物。
当通电时，这些材料会发出自己的光。
3. 电子传输层：这一层用于传输电子，并帮助调节电荷的运动。
这些层通常由导电聚合物或有机小分子材料制成。
4. 包埋层（阴极）：这一层位于OLED的顶部，并用于向OLED提供电子。
通常使用的材料有铝、钙等。
5. 透明电极层（阳极）：这一层位于OLED的底部，并用于
收集电子。
它通常由氧化物导电材料制成，如ITO（铟锡氧化物）。
OLED的控制原理是通过在OLED的不同部分施加电压来实现。
当施加适当的电压时，电子从阴极流到阳极，经过发光层时激
发有机材料产生光。
通过调整施加的电压，可以控制电子的流动和光的亮度，从而实现对OLED显示的控制。
相比于液晶显示器，OLED显示器具有较高的响应速度、较低的能耗和更广的视角。
这使得OLED技术在智能手机、电视和其他显示器应用中得到广泛应用。
OLED结构及发光原理
OLED结构及发光原理OLED的原文是Organic Light Emitting Diode，中文意思就是“有机发光显示技术”。
其原理是在两电极之间夹上有机发光层，当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光。
一、OLED的结构OLED的基本结构是在铟锡氧化物（ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极，构成如三明治的结构。
OLED的基本结构主要包括：基板（透明塑料、玻璃、金属箔）——基层用来支撑整个OLED。
阳极（透明）——阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子“空穴”）。
空穴传输层——该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。
发光层——该层由有机材料分子（不同于导电层）构成，发光过程在这一层进行。
电子传输层——该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阴极而来的“电子”。
阴极（可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定）——当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。
二、OLED的发光原理OLED是双注入型发光器件，在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在发光层中复合形成处于束缚能级的电子空穴对即激子，激子辐射退激发发出光子，产生可见光。
为增强电子和空穴的注入和传输能力，通常在ITO与发光层之间增加一层空穴传输层，在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层，从而提高发光性能。
其中，空穴由阳极注入，电子由阴极注入。
空穴在有机材料的最高占据分子轨道（HOMO）上跳跃传输，电子在有机材料的最低未占据分子轨道（LUMO）上跳跃传输。
OLED的发光过程通常有以下5个基本阶段：载流子注入：在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能层注入。
载流子传输：注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移。
载流子复合：电子和空穴注入到发光层后，由于库伦力的作用束缚在一起形成电子空穴对，即激子。
激子迁移：由于电子和空穴传输的不平衡，激子的主要形成区域通常不会覆盖整个发光层，因而会由于浓度梯度产生扩散迁移。
OLED结构及发光原理
OLED结构及发光原理OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种将有机化合物作为发光材料的电子器件。
与传统液晶显示技术相比，OLED具有较高的对比度、更广的视角、更快的响应速度和更低的能耗。
下面详细介绍OLED的结构和发光原理。
1.OLED的结构OLED器件主要由以下几个部分组成：（1）基底：OLED器件的基底是一种透明的材料，通常是玻璃或塑料。
在基底上可以选择加入透光电极，提供电流传输功能。
（2）发射层：发射层是OLED的发光部分，包含有机发光材料。
常用的有机发光材料有小分子和聚合物两种类型。
发光材料的种类和结构可以决定OLED的发射光谱和颜色。
（3）电荷注入层：电荷注入层是用来注入电子和空穴的材料层。
通常分为电子传输层和空穴传输层。
电子注入层用来向发射层注入电子，空穴注入层用来向发射层注入空穴。
（4）电荷传输层：电荷传输层用来传输电子和空穴，将电子注入层和空穴注入层所注入的电荷输送到发射层。
（5）电极：OLED器件通常需要两个电极完成对电流的控制。
一个电极用作透光电极，另一个电极用作阴极或阳极，完成电子和空穴的注入。
2.OLED的发光原理OLED的发光原理可以分为电荷注入和发射两个主要过程：（1）电荷注入：当在OLED器件中加上适当的电压时，阴极从阴极端注入电子，阳极从阳极端注入空穴。
电子和空穴在电荷传输层中聚集，并进一步注入到发射层中。
（2）发射：在发射层中，电子与空穴相遇，发生复合反应并释放能量。
这些能量以光子的形式发射出来，形成可见光。
发射层中的有机发光材料的分子结构决定了光的颜色和发光效率。
3.OLED的工作原理OLED器件可以分为分子型OLED（MOLED）和聚合物型OLED（POLED）两种类型。
（1）MOLED：MOLED是由小分子有机材料构成的OLED。
MOLED的特点是组织有序、生长质量高，具有较高的发光效率和较长的寿命。
但MOLED 制造工艺复杂、成本高。
oled发光像素组成及发光原理
oled发光像素组成及发光原理OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种由发光有机材料构成的发光像素，其发光原理基于电致发光现象。
OLED技术在显示器、电视以及移动设备等领域得到广泛应用。
OLED由四个基本组件构成：发光层、电子传输层、电子注入层和基板。
其中，发光层是OLED的核心部分，它由有机化合物构成，具有发光特性。
电子传输层用于电子的输送，电子注入层则用于提供电子的注入。
发光原理是OLED的关键。
当电流通过OLED时，电子从阴极注入OLED的发光层，同时空穴从阳极注入发光层。
这些电子和空穴在发光层相遇，并在发光层中重新组合，形成激子。
激子的能量释放出来，以光的形式发射出来，从而实现发光。
OLED的发光原理与LED（Light Emitting Diode）有所不同。
LED是通过电子与空穴的直接复合释放能量而发光，而OLED是通过激子的形成和能量释放来实现发光。
这也是为什么OLED可以实现更高的色彩饱和度和更好的对比度的原因之一。
OLED的发光像素由红、绿、蓝三种基本颜色的发光材料组成。
通过控制每个像素中红、绿、蓝三种颜色发光材料的亮度，可以调配出各种颜色，实现全彩色显示。
OLED的像素大小可以根据具体需求进行设计，从而实现高分辨率的显示效果。
OLED具有许多优点。
首先，OLED可以实现极高的对比度，因为它可以完全关闭不需要发光的像素，从而实现真正的黑色。
其次，OLED的响应速度非常快，没有运动模糊的问题，适合显示运动画面。
此外，OLED具有较广的视角范围，使得从不同角度观看时图像保持一致。
另外，OLED的制造工艺相对简单，可以制作柔性显示器，实现弯曲、折叠等特殊形状的显示屏。
然而，OLED也存在一些挑战和限制。
首先，OLED的寿命相对较短，特别是蓝色发光材料容易衰减，导致显示器的寿命较短。
其次，OLED在高亮度下容易出现热效应，导致像素退化。
此外，OLED 的制造成本较高，限制了其在大尺寸显示器上的应用。
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光电显示技术
化学基础
4
激发态分子的失活
光电显示技术
激发态分子不稳定，它要以辐射或无辐射跃迁的方式回到基态。
4
化学基础
5
光电显示技术
无辐射跃迁 ☆振动弛豫：激发态分子由同一电子能级中的较高振动能级
转至较低振动能级的过程，其效率较高。
☆内转换：相同多重态的两个电子能级间，电子由高能级回
到低能级的分子内过程。
8
OLED的分类
按照采用有机 发光材料的不同
小分子OLED 聚合物OLED（PLED）
美国柯达（Eastman Kodak） 英国剑桥（CDT）
小分子OLED的制备技术主要采用真空蒸镀的方法，技术较为成熟。 目前，全球小分子OLED产业已经处于快速发展阶段，具有批量生产能力的公
司主要有日本东北先锋、三洋、东芝松下显示器公司、索尼公司、我国台湾莱宝和 韩国三星公司。拥有小分子OLED生产线至少有20条。
1
OLED显示结构及发光原理
阴极电極 极
－
V
电子傳传導输层 (ETL)
＋
发光层 (EML)
空穴傳传導输层 (HTL)
空穴注入层 (HIL)
ITO阳极电极
玻璃基板
光
2
专有名词
光电显示技术
❖ 载流子(Carrier)：载有电荷的基本粒子如半导体中的电子(载有负的 电荷)及空穴(载有正的电荷) 。
❖ 电激发光(Electro-luminescence)：因电场的作用而促使固体材料 产生激光的现象。
▪ 就金属而言，能级势垒的顶点与费米能量准位能量间隙值，称为 功函数，亦称为电子亲和力(Electron Affinity)。
2
名词解释
3
❖ 分子的多重态 ❖ 单重态 一个所有电子自旋都配对的分子
的电子状态。大多数有机物分子的基态 是单重态。当基态一对电子中的一个被 激发到较高能级，其自旋方向不会立刻 改变，分子仍处于单重态。 ❖ 三重态 有两个电子的自旋不配对而平行 的状态。激发三重态能量较激发单重态 低。
❖ 目前，小尺寸AM-OLED驱动技术较为成熟，其产品性能已 经达到市场化的要求；大尺寸AM-OLED驱动技术还不成熟， 成品率低，仍处于研究发展阶段。
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OLED显示原理
❖ OLED属于载流子双注入型发光 器件。
❖ 发光机理： 在外界电压驱动下，由电极注 入的电子和空穴在有机材料中复 合放出能量，并将能量传递给有 机发光物质的分子，后者受到激 发，从基态跃迁到激发态，当受 激分子从激发态回到基态时辐射 跃迁产生了发光现象。
PLED的制备技术主要采用旋涂、喷墨印刷等，这种制备技术有可能大大地降低器 件生产成本，但是技术还不成熟。
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按照驱动方式的不同
有源驱动型（又称主动驱动型，Active Matrix， AM-OLED） 无源驱动型（又称被动驱动型，Passive Matrix， PM-OLED）
❖ PM-OLED技术比较成熟，已在小尺寸OLED产品中被大量 采用，但是无源驱动技术受到扫描行数的限制，不可能用于 大尺寸显示。
❖ 激发光(Luminescence)：不因加热而发光的现象，以其他方式激发 产生发光的情形，如因外加光源(紫外线)、X射线及电场等作用，造 成固体內电子及空穴的再结合效应产生发光的一种现象。
❖ 激子(Excitron):因为存在一定相互作用而稳定化的，有一定寿命的 “载流子对”
❖ 功函数(Work Function)：电子超越其能级势垒所需的最小技术
辐射跃迁: 荧光：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振 动能级回到基态所发出的辐射。寿命为10-8 ~ 10 -11s。 由于是相同多重态之间的跃迁，几率较大，速度大， 速率常数kf为106~109s-1。
磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基态 所发出的辐射。由于磷光的产生伴随自旋多重态的 改变，辐射速度远小于荧光，磷光寿命为10-4 ~10s。
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光电显示技术
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參考資料 :麻省理工大学OLED课件
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光电显示技术
*有机/聚合物多为非晶材料，分子间作用很弱，因而载流子迁
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发光过程通常由５个阶段完成：
❖ 载流子的注入： 在外加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间
的有机功能薄膜层注入。 ❖ 载流子的迁移：
注入的电子和空穴分别从电子输送层和空穴输送层向发光层迁移。 ❖ 载流子的复合：
电子和空穴在有机层中相遇，复合并产生激子。 ❖ 激子的迁移：
激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光分子，并激发电子从基态 跃迁到激发态。 ❖ 电致发光： 激发态能量通过辐射跃迁产生光子，光波长由激发态到基态的能量差决 定。
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化学基础
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❖ 在CES2012美国国际消费电子展上，LG公司发布了一款世界最大的 OLED HDTV面板，拥有55寸之大。 LG最新的OLED面板中采用了 白色光模式，而没有采用三原色光模式。相比较而言，其色彩表现偏 差率更低，画面更加清晰，比普通的LCD液晶会显示更多的色彩。同 时厚度仅有5mm。
☆系间窜越： 激发态分子的电子自旋发生倒转而使分子的多
重态发生变化的过程。
☆外转换：激发态分子与溶剂与其他溶质相互作用、能量转
换而使荧光 （或磷光）减弱甚至消失的过程。荧光强度的
减弱或消失，称为荧光熄灭（或猝灭）。
荧光和磷光是分子在电场作用下成为激发态分子，在返 回基态时的发光现象，称为电致发光。
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光电显示技术
*有机小分子/聚合物分子是由C、H、O、N、S等分子通过共价 键按一定顺序结合而形成的。
•有机小分子分子量固定，分子结构较为简单。 OLED •有机高分子（聚合物）分子量不固定，分子聚合。 PLED
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光电显示技术
*有机/聚合物半导体材料的光电活性主要来自分子外层价电子活 动。外层电子之间的跃迁能产生预期的光电发光，外层电子跃迁 能级差是决定其光电性能的主要因素。 *有机半导体与无机半导体相比，在两个方面有明显不同： 1、有机分子间的电子耦合作用较弱； 2、有机固体的介电常数较小，一般在3～4之间，而硅的介电 常数为11。 *介电常数小说明有机分子维持自身形状的能力较弱，极易变形 (成膜)，这使得库仑作用变得更加明显，因此有机晶体中电子-空 穴对的库仑束缚能力比无机晶体大得多。