OLED原理

摘要

有机发光二极管(OLED)的基本结构与发光机制。在施加电压的条件下,电子从阴极注入至有机层的最低未占据分子轨道(LUMO),同时在阳极从最高占据分子轨道(HOMO)抽出空穴,形成电子与空穴的注入过程。电子与空穴在静电力作用下结合形成激子,该激发态的衰减导致电子能级弛豫并发射可见光辐射。OLED的发光过程包含五个基本阶段:载流子注入、传输、复合、激子迁移以及激子辐射去激发,最终产生光子。

正文

典型的 OLED 由位于两个电极(阳极和阴极)之间的有机材料(发光层)组成,两个电极沉积在基板上。有机分子由于分子部分或全部共轭,导致π 电子离域,因此具有导电性。这些材料的电导率从绝缘到导体不等,因此被称为有机半导体。

在 OLED 上施加电压,使阳极相对阴极为正。电子流从阴极流向阳极。因为电子在阴极被注入有机层的 LUMO,并在阳极从 HOMO 中抽出,这一过程也可以描述为电子空穴注入 HOMO。静电力将电子和空穴拉向彼此,结合形成激子,即电子和空穴的结合态。该激发态的衰减导致电子能级弛豫,同时发射频率在可见光区的辐射。该辐射的频率取决于材料的带隙—— HOMO 和 LUMO 之间的能量差。因此,OLED可以精确控制辐射出的光谱。

OLED原理

OLED的发光过程通常有以下5个基本阶段:

1、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注入到夹在电极之间的有机功能层中。

2、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迁移到发光层。

3、载流子复合:电子与空穴注入发光层后,在库仑力的作用下结合在一起,形成电子空穴对(激子)。

4、激子迁移:由于电子和空穴传输的不平衡,主要的激子形成区域通常不能覆盖整个发射层,因此由于浓度梯度而发生扩散迁移。

5、激子辐射使光子去激发:激子辐射跃迁、发射光子并释放能量。

OLED发光的颜色取决于发光层中有机分子的种类,光的亮度或强度取决于发光材料的特性和所施加电流的大小。对于同一个OLED,电流越大,光的亮度越高。

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