原创 OLED 技术简介（二）

四．OLED的基本结构

柯达公司公布的典型OLED结构：玻璃基板上面是一层透明的ITO（氧化铟锡）阳极，上面镀一薄层铜酞菁染料，它能使ITO的表面钝化，以增加其稳 定性，再向上就是P型和N型有机半导体材料，最顶上是镁银合金阴极，这一层金属阴极也起到反光的作用。这些涂层都是蒸镀到玻璃基板上的，因此厚度非常薄。 在电极两端加上5V～10V的电压，有机发光材料就可以发出相当明亮的光，光是从玻璃基板、也就是向下发出的。这块玻璃基板也可以用可弯曲的柔性塑料基板 代替。

OLED的结构如下图所示：

实际的结构比这种基本结构复杂一些，例如还可以在有机发光层ELL和阳极之间再加一层空穴传输层HTL，以调节空穴的注入速度和注入量。空穴传输层 通常采用含氮的烯丙基胺化合物。电子转移层ETL则用来调节电子的注入速度和注入量，ETL通常采用Alq3。注入的电子和空穴在ELL中因库仑相互作 用、并结合，然后在束缚状态中形成激子（exciton），激子衰变辐射出光子，从而发光。

更为复杂的结构主要是为了提高发光亮度和发光效率。例如在阴极和ETL之间和阳极和ETL之间再加一层阴极和阳极缓冲层，以增加电子和空穴的注入 量。还有在ELL和ETL之间再加一层HBL，以阻止空穴过快越过ELL而进入ETL瘁灭（因为空穴的迁移率高于电子的迁移率）。这种方法可以提高发光效 率。同时，为使三态激子参与发光，发光层可以由数层有机磷光掺杂层与荧光掺杂层交叠而成，利用磷光材料轨道角动量大，使三态激子发磷光，再通过有机荧光层 转换为荧光，从而提高了发光效率。这种器件的多层结构如下图所示：

图3. 具有掺杂磷光ELL和掺杂荧光ELL的OLED

OLED因为只有一层玻璃底板，所有的薄膜都可以蒸发或是喷涂上去，而LCD则需要两层玻璃板，因为在中间需要填充液晶进去。所以OLED的工艺过程要比LCD简单很多。OLED的结构和LCD结构的比较如下图所示。

图四. OLED和LCD结构的比较

为了实现彩色OLED，可以在几个方面着手。最初采用的Alq3发出的是绿光。而采用不同的有机发光聚合物可以发出不同颜色的光。还有一种方法是采 用掺杂荧光材料以得到各种不同的颜色。而荧光材料还可以改善器件的发光效率，使谱线变窄。有了不同颜色的发光二极管以后，下一个问题就是怎么组成一个红绿 蓝的像素。最近美国普林斯顿大学的研究小组开发出一种图形控制扩散法，可以将红绿蓝三色的OLED集成在同一基底上。概括来说，材料和工艺的多样性让 OLED有多种途径可以实现彩色显示。最典型的有如下六种方式：

①不同材料发出红、绿、蓝三色，像CRT显示一样，由三色像素拼接成一个彩色像素（如图五所示）,因为可以和LCD的某些制造工艺兼容，这是目前最常用的方法。

②采用发出白光的材料，像LCD显示一样，通过三色滤色片形成彩色像素；这种方法可以在发光器上涂上多层染料，这样它就会发出白光。用在LCD上类 似的彩色滤光片能够制造出红、绿、蓝三像素，这些滤光片能放置在单独的平板上，利用影印成像法，覆盖在白色发射器阵列上。这是最简单的生产彩色OLED显 示器的办法，但是因为只有三分之一的白光能通过彩色滤光器，因此这种方法会浪费一些光能。

③采用特殊的材料，能够在不同的驱动电压下显示不同的色彩；

④使用发出蓝色光线的材料，再激发荧光物质发出各种色彩的光线。利用荧光和变色装置，或者用传播介质来代替滤光片来获得彩色的办法更好一些。这时， 蓝光发射器就派上了用场，蓝光通过变色介质（CCM）后变成绿光或者红光。如果这种变色介质的转换能力强的话，这种办法对光线的利用率比使用滤光片更高。

⑤激光共振方式；

⑥将红、绿、蓝三色发光膜重叠起来，构成彩色像素。

图五. RGB三色的OLED结构

OLED 技术简介（一）

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