OLED结构

摘要

通过在阳极与阴极之间的有机电致发光层（EML）中生成光子来实现发光。OLED的工作原理基于空穴和电子的注入、传输与复合，形成激子并通过辐射复合发光。多层结构设计有助于优化电荷注入与平衡，提升光效和亮度。基本结构包括透明阳极、空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、发射层（EML）、电子传输层（ETL）和电子注入层（EIL）。Organic Light Emitting Diodes (OLEDs)

正文

OLED利用碳酸盐基小分子 (SM- OLED ) 或共轭聚合物链 (PLED) 形成发射电致发光层，响应电流产生光子。

有机电致发光层或发射层 (EML) 位于阳极 (正电极) 和阴极 (负电极) 之间。阳极由一种极薄、透明且导电的材料制成，用于传输 EML 元件产生或发射的光。阴极可以包括一层薄薄的高反射或透明金属化合物。

OLED的物理操作建立在两种电荷载体的注入、传输和复合上：空穴和电子。在电极对之间设置多个电功能层，以促进载体的有效注入。通过阳极注入的空穴通过空穴传输层 (HTL) 移动到 EML。通过阴极注入的电子通过电子传输层 (ETL) 移动到 EML。EML 中处于最高占据分子轨道 (HOMO) 的空穴和处于最低未占据分子轨道 (LUMO) 的电子受库仑力束缚，处于激发态，形成激子。在此辐射复合过程中，激子从激发态辐射衰减到基态，通过发射光子释放能量，这就是我们在 OLED 上看到和测量到的光。

良好的 OLED 架构具有多层堆叠结构，旨在最大限度地减少 HOMO/LUMO 能级之间的能量屏障，同时保持发射层中的电荷平衡。多层堆叠设计还有助于通过多光子发射效应获得高量子效率和电流效率，并由于电流密度降低而实现更高的亮度，并增加发射层中产生的光量。

上图是最基本的OLED结构：

外壳（透明塑料、玻璃、金属箔）：用于支撑整个OLED。

阳极（透明）：OLED中需要注入空穴，因此需要有较高的功函数。常用的阳极材料有ITO、IZO、Au、Pt、Si等。

HIL（空穴注入层）：由于阳极与空穴传输材料之间的HOMO（最高占据分子轨道）能级差较大，增加空穴注入材料有助于增加界面间的电荷注入，最终提高器件的效率和寿命。

HTL（空穴传输层）：该层由从阳极传输“空穴”的有机材料分子组成。

EML（发射层）：此层是由有机材料分子所构成（与导电层不同），发光过程在此层进行。

ETL（电子传输层）：该层由从阴极传输“电子”的有机材料分子构成。

EIL（电子注入层）：帮助电子从阴极注入到有机材料中。注入层的作用是使阳极功函数LUMO（最低未占据分子轨道）能级与阴极功函数和HOMO能级良好匹配，使电子和空穴能够顺利地从电极流向传输层。

阴极（可以是透明的或不透明的，取决于OLED的类型）：选择阴极材料的最基本条件是电子注入容易。因此，必须选择一种低功率的材料作为OLED的阴极。使用低功函数的材料作为阴极，不仅可以提高电子注入效率，还能减少OLED工作过程中产生的焦耳热，从而延长器件的使用寿命。常见的阴极材料和结构如下所示：金属元素：Ag、Al、Li、Mg、Ca、In等。单质金属性质活泼，容易被氧化，导致寿命缩短。合金材料：Mg:Ag(10:1)、Li:Al(0.6%Li)等活性及低功函数金属及其化学性质