徐海楠 张春玉 胡良斌

摘  要：有机发光显示器是一种高亮度、宽视角、全固化的主动发光型平板显示器件。随着科技的发展，将是未来信息时代真正理想的显示器。本文简述了有机电致发光器件（OLED）的结构、发光原理及研究进展。

关键词：有机电致发光器件;平板显示器

在21世纪的今天，随着信息时代的来临，各种电子产品层出不穷，作为人机界面的新型显示器件的研制，越来越引起人们的重视，特别是各类平板显示器以其体积小、重量轻、能耗低等特点，引发了一股强劲的研制热潮。有机电致发光器件（OLED）又称有机发光二极管，是近年来发展非常迅速的一种新型平板显示技术。

1 有机电致发光器件结构

大部分的OLED的组成结构是金属阴极、有机发光层、铟锡氧化物ITO和玻璃衬底，ITO做阳极。在加入其它功能薄膜材料后，又可分为单、双、三和多层结构，而单、双层结构比较简单，单层结构与双层结构二者的区别之处在于正负极之间夹杂的有机发光材料并且还相当于电子传输层或空穴传输层。图1.1为单层结构图，图1.2为双层结构图。

图1.3和图1.4分别为三层结构和多层结构的示意图，由于加入了电子和空穴传输的功能层，所以器件的发光效率获得了显著增强，也使得大部分OLED显示屏都会选择使用三层结构。多层结构尽管会使得性能更加优良，但也会使其内部结构变得愈加复杂，所以三层结构的应用比多层结构的应用市场更大。

OLED除了按照结构的方法分类外还可以根据有机发光材料的不同分类，可以分为小分子OLED和高分子PLED，除此之外还可以根据驱动电压不同分类，分为无源矩阵和有源矩阵。

2 有机电致发光器件工作原理

有机电致发光器件是基于有机材料的一种将电能直接转化为光能的电注入型半导体。大多是用一层几十纳米厚的有机发光材料在ITO玻璃上制作发光层，金属电极在发光层上方。当阴极和阳极上加有电压时，发光层就产生了光辐射。为了增强空穴和电子的传输和注入能力，人们通常又在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层，在发光层和ITO间增加一层有机空穴传输材料，提高了发光效率。

发光过程通常按照先后顺序，由下面几个阶段完成。（1）空穴和电子的注入：在阳极和阴极加有电压时，载流子从两级注入到阴极和阳极之间的有机功能薄膜层。（2）空穴和电子的迁移：注入的空穴和电子分别从空穴传输层和电子传输层向发光层迁移。（3）空穴和电子复合：空穴和电子结合产生激子。（4）激子的迁移：在电场作用下，激子发生迁移，迁移激子将能量传给发光分子。（5）激子复合发光：由于激发态能量辐射失活，产生了光子，光子再释放出能量。

实际上，释放激发态能量可以通过以下的几种方式：（1）辐射跃迁的单重态荧光发光和三重态的磷光发光方式。（2）热效应、振动驰豫等，导致体系能量衰减;（3）非辐射的跃迁导致了能量衰减，就像系间，内部的转换等形式。此为小分子材料发光过程。

还有就是聚合物发光过程，可以认为是在电场的作用下，空穴和电子分别从阴极和阳极注入到共轭高分子的最高占有轨道和最低空轨道，于是就产生了正、负极化子，聚合物链段上极化子转移，单重态激子产生，产生的单重态激子通过辐射、跃迁，就发出了光。

3有机电致发光器件研究进展

经过多年的发展，有机电致发光器件性能及理论研究都取得了长足的进步。各种单色光发光器件技术日趋成熟，器件性能不断得到提高。文献报道三线态绿光发光器件效率已超过60Im/W，有机绿色磷光二极管的发光效率已达到110 Im/W。红光和蓝光器件超过10%的外量子效率。与此同时，对有机电致发光全色显示的要求与日俱增。已提出多种全色显示的实现方案，其中用OLED白光器件作背光源加上彩色滤光片技术实现全色显示的方案已有数家公司推出了超过l0英寸的样屏。OLED 也可以构建在柔性衬底上，实现软屏显示。此外，在固体照明领域的应用也是待开发的领域。因此，高效白光器件的研究也已成为有机光领域的热点方向之一。在2009年，白光电致发光器件的功率效率得到了突破，达到了124 lm/W，KarlLeo课题组的工作使有机电致发光器件在白光照明的应用更加有吸引力。2012年，OLED的发光机理再次得到了拓展，日本九州大学Adachi教授利用某些材料单线态-三线态能级差较小的特点，使得三线态激子实现反系间穿越转变成单线态激子发光，这样就弥补了之前荧光材料无法利用的75%的三线态激子，内量子效率同样可以达到100%，该类材料称为热激活延迟荧光材料。

2015年，OLED大型研发厂家三星推出了首款OLED弯曲屏手机，自此宣告了OLED创新时代的来临。同样，次年新产品三星Note7智能手机无论在设计上，功能上都别出心裁，让人耳目一新，同时从消费数据来看，手机的创新带来的则是大众的喜爱。三星Note7可谓是当年爆款。

通过新发光材料以及新技术的研究和使用，器件结构和工艺的不断完善，OLED的发展已经取得了长足的进步。目前，国内面板产商也在尽力扩张OLED产业链布局，政策的优势使得行业优秀产品日益倍增，我国在OLED领域的竞争力可大幅提升，足以加入国际竞争行列。

参考文献

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注：吉林省大學生创新创业项目（编号201810191110）