OLED柔性屏工作原理(lǐ)

典型的(de)OLED柔性屏由位于兩個(gè)電極(陽極和(hé)陰極)之間的(de)一層有機材料組成，所有電極均沉積在基闆上。由于在部分(fēn)或全部分(fēn)子上共轭引起的(de)π電子離域，有機分(fēn)子是導電的(de)。這(zhè)些材料具有從絕緣體到導體的(de)電導率水(shuǐ)平，因此被認爲是有機半導體。有機半導體的(de)最高(gāo)占據和(hé)最低未占據分(fēn)子軌道(HOMO和(hé)LUMO)類似于化(huà)合價和(hé)傳導無機半導體帶。

最初，最基本的(de)聚合物(wù) OLED 由單個(gè)有機層組成。一個(gè)例子是 JH Burroughes等人(rén)合成的(de)第一個(gè)發光(guāng)器件。，其中涉及單層聚(對(duì)苯撐乙烯)。然而，可(kě)以用(yòng)兩層或更多(duō)層制造多(duō)層 OLED，以提高(gāo)器件效率。除了(le)導電特性外，還(hái)可(kě)以選擇不同的(de)材料通(tōng)過提供更漸進的(de)電子分(fēn)布來(lái)幫助電極處的(de)電荷注入，或阻止電荷到達對(duì)面電極并被浪費。許多(duō)現代 OLED 采用(yòng)簡單的(de)雙層結構，由導電層和(hé)發射層組成。2011 年 OLED 架構的(de)發展有所改善通(tōng)過使用(yòng)漸變異質結，量子效率(高(gāo)達 19%)。在漸變異質結架構中，空穴和(hé)電子傳輸材料的(de)組成在具有摻雜(zá)劑發射極的(de)發射層内連續變化(huà)。漸變異質結架構通(tōng)過改善電荷注入同時(shí)平衡發射區(qū)域内的(de)電荷傳輸，結合了(le)兩種傳統架構的(de)優點。

在操作期間，在OLED兩端施加電壓，使得(de)陽極相對(duì)于陰極爲正。陽極是根據其光(guāng)學透明(míng)度、導電性和(hé)化(huà)學穩定性的(de)質量來(lái)挑選的(de)。當電子在陰極注入到有機層的(de) LUMO 中并在陽極從 HOMO 中撤出時(shí)，電子電流從陰極流向陽極。後一種過程也(yě)可(kě)以描述爲将電子空穴注入 HOMO。靜電力使電子和(hé)空穴相互近，它們重新結合形成激子，電子和(hé)空穴的(de)束縛态。這(zhè)發生在靠近發射層的(de)電子傳輸層部分(fēn)，因爲在有機半導體中，空穴通(tōng)常比電子更容易移動。這(zhè)種激發态的(de)衰變導緻電子能級的(de)弛豫，并伴随著(zhe)頻(pín)率在可(kě)見區(qū)域内的(de)輻射的(de)發射。這(zhè)種輻射的(de)頻(pín)率取決于材料的(de)帶隙，在這(zhè)種情況下(xià)是 HOMO 和(hé) LUMO 之間的(de)能量差。

　　由于電子和(hé)空穴是具有半整數自旋的(de)費米子，因此激子可(kě)能處于單重态或三重态，具體取決于電子和(hé)空穴的(de)自旋如何結合。統計上每個(gè)單重态激子将形成三個(gè)三重态激子。三重态(磷光(guāng))的(de)衰減是自旋禁止的(de)，增加了(le)躍遷的(de)時(shí)間尺度并限制了(le)熒光(guāng)器件的(de)内部效率。磷光(guāng)有機發光(guāng)二極管利用(yòng)自旋軌道相互作用(yòng)促進系統間交叉在單重态和(hé)三重态之間，從而獲得(de)單重态和(hé)三重态的(de)發射并提高(gāo)内部效率。

氧化(huà)铟錫(ITO)通(tōng)常用(yòng)作陽極材料。它對(duì)可(kě)見光(guāng)是透明(míng)的(de)并且具有促進空穴注入有機層的(de)HOMO能級的(de)高(gāo)功函數。通(tōng)常會添加第二個(gè)導電(注入)層，它可(kě)能由PEDOT:PSS組成，因爲這(zhè)種材料的(de) HOMO 能級通(tōng)常介于 ITO 的(de)功函數和(hé)其他(tā)常用(yòng)聚合物(wù)的(de) HOMO 之間，從而降低了(le)能壘用(yòng)于空穴注入。鋇和(hé)鈣等金屬通(tōng)常用(yòng)于陰極，因爲它們的(de)功函數低，可(kě)促進電子注入有機層的(de) LUMO。這(zhè)種金屬具有反應性，因此它們需要鋁覆蓋層以避免降解。鋁蓋層的(de)兩個(gè)次要好處包括對(duì)電觸點的(de)穩健性和(hé)發射光(guāng)到透明(míng) ITO 層的(de)背反射。

實驗研究證明(míng)，陽極的(de)特性，特别是陽極/空穴傳輸層 (HTL) 界面形貌對(duì)有機發光(guāng)二極管的(de)效率、性能和(hé)壽命起著(zhe)重要作用(yòng)。陽極表面的(de)缺陷會降低陽極-有機膜界面的(de)粘附性，增加電阻，并允許在OLED 材料中更頻(pín)繁地形成對(duì)壽命産生不利影(yǐng)響的(de)非發光(guāng)暗點。降低 ITO/玻璃基闆陽極粗糙度的(de)機制包括使用(yòng)薄膜和(hé)自組裝單分(fēn)子層。

　　此外，正在考慮使用(yòng)替代基闆和(hé)陽極材料來(lái)提高(gāo) OLED 性能和(hé)壽命。可(kě)能的(de)例子包括用(yòng)金 (Au) 膜陽極處理(lǐ)的(de)單晶藍寶石襯底，産生較低的(de)功函數，單載流子裝置通(tōng)常用(yòng)于研究有機材料的(de)動力學和(hé)電荷傳輸機制，并且在嘗試研究能量轉移過程時(shí)可(kě)能很有用(yòng)。由于通(tōng)過器件的(de)電流僅由一種類型的(de)電荷載流子(電子或空穴)組成，因此不會發生複合，也(yě)不會發光(guāng)。例如，可(kě)以通(tōng)過用(yòng)較低功函數金屬代替 ITO 來(lái)獲得(de)僅電子器件，這(zhè)增加了(le)空穴注入的(de)能壘。類似地，可(kě)以通(tōng)過使用(yòng)僅由鋁制成的(de)陰極來(lái)制造僅空穴器件，從而導緻能量勢壘太大(dà)而無法進行有效的(de)電子注入。