深度解析OLED结构及发光原理关键技能。OLED的原文是Organic Light Emitting Diode，中文意思便是“有机发光显现技能”。其原理是在两电极之间夹上有机发光层，当正负极电子在此有机材猜中相遇时就会发光，其组件结构比现在盛行的TFT LCD简略，生产成本只要TFT LCD的三到四成左右。除了生产成本廉价之外，OLED还有许多优势，比方本身发光的特性，现在LCD都需求背光模块(在液晶后边加灯管)，但OLED通电之后就会自己发光，能够省掉灯管的分量体积及耗电量(灯管耗电量简直占整个液晶屏幕的一半)，不只让产品厚度只剩两厘米左右，操作电压更低到2至10伏特，加上OLED的反应时间(小于10ms)及色彩都比TFT LCD超卓，更有可曲折的特性，让它的运用规模极广。
OLED结构及发光原理
OLED的根本结构是在铟锡氧化物(ITO)玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光资料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极，构成如三明治的结构。
OLED的根本结构首要包含：
基板(通明塑料、玻璃、金属箔)——底层用来支撑整个OLED。
阳极(通明)——阳极在电流流过设备时消除电子(添加电子“空穴”)。
空穴传输层——该层由有机资料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。
发光层——该层由有机资料分子(不同于导电层)构成，发光进程在这一层进行。
电子传输层——该层由有机资料分子构成，这些分子传输由阴极而来的“电子”。
阴极(能够是通明的，也能够不通明，视OLED类型而定)——当设备内有电流流转时，阴极会将电子注入电路。
OLED是双注入型发光器材，在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在发光层中复合构成处于捆绑能级的电子空穴对即激子，激子辐射退激起宣布光子，发生可见光。为增强电子和空穴的注入和传输才能，一般在ITO与发光层之间添加一层空穴传输层，在发光层与金属电极之间添加一层电子传输层，然后进步发光功用。其间，空穴由阳极注入，电子由阴极注入。空穴在有机资料的最高占有分子轨迹(HOMO)上跳动传输，电子在有机资料的最低未占有分子轨迹(LUMO)上跳动传输。
OLED的发光进程一般有以下5个根本阶段：
载流子注入：在外加电场效果下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功用层注入。
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向发光层搬迁。
载流子复合：电子和空穴注入到发光层后，因为库伦力的效果捆绑在一起构成电子空穴对，即激子。
激子搬迁：因为电子和空穴传输的不平衡，激子的首要构成区域一般不会掩盖整个发光层，因此会因为浓度梯度发生分散搬迁。
激子辐射退激起出光子：激子辐射跃迁，宣布光子，开释能量。
OLED发光的色彩取决于发光层有机分子的类型，在同一片OLED上放置几种有机薄膜，就构成彩色显现器。光的亮度或强度取决于发光资料的功用以及施加电流的巨细，对同一OLED，电流越大，光的亮度就越高。
OLED的制作原理
OLED组件系由n型有机资料、p型有机资料、阴极金属及阳极金属所构成。电子(空穴)由阴极(阳极)注入，经过n型(p型)有机资料传导至发光层(一般为n型资料)，经由再结合而放光。一般来说，OLED元件制作的玻璃基板上先溅镀ITO作为阳极，再以真空热蒸镀之办法，依序镀上p型和n型有机资料，及低功函数之金属阴极。因为有机资料易与水气或氧气效果，发生暗点(Dark spot)而使元件不发亮。因此此元件于真空镀膜结束后，有必要于无水气及氧气之环境下进行封装工艺。
在阴极金属与阳极ITO之间，现在广为运用的元件结构一般来说可分为5层。如图所示，从挨近ITO侧依序为：空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层。
而至于电子传输层，系为n型之有机资料，其特性为具有较高之电子搬迁率，当电子由电子传输层至空穴电子传输层介面时，因为电子传输层之最低非占有分子轨域较空穴传输层之LUMO高出甚多，电子不易跨过此一能障进入空穴传输层，遂被阻挠于此介面。此刻空穴由空穴传输层传至介面邻近与电子再结合而发生激子(Exciton)，而Exciton会以放光及非放光之方式进行能量开释。以一般萤光资料体系而言，由挑选率之核算仅得25%之电子空穴对系以放光之方式做再结合，其他75%之能量则以放热之方式散逸。近年来，正活跃被开发磷光资料成为新一代的OLED资料，此类资料可打破挑选率之约束，以进步内部量子功率至挨近100%。
在两层元件中，n型有机资料-即电子传输层-亦一起被当作发光层，其发光波长系由HOMO及LUMO之能量差所决议。可是，好的电子传输层-即电子搬迁率高之资料-并不一定为放光功率佳之资料，因此现在一般之做法，系将高萤光度的有机色料，掺杂(Doped)于电子传输层中挨近空穴传输层之部分，又称为发光层，其体积比约为1%至3%。掺杂技能开发系用于增强原资料之萤光量子吸收率的要点技能，一般所挑选的资料为萤光量子吸收率高的染料。
阴极之金属资料，传统上系运用低功函数之金属资料(或合金)，如镁合金，以利电子由阴极注入至电子传输层，此外一种遍及之做法，系导入一层电子注入层，其构成为一极薄之低功函数金属卤化物或氧化物，如LiF或Li2O，此可大幅下降阴极与电子传输层之能障，下降驱动电压。
因为空穴传输层资料之HOMO值与ITO仍有距离，此外ITO阳极在长期操作后，有或许开释出氧气，并损坏有机层发生暗点。故在ITO及空穴传输层之间，刺进一空穴注入层，其HOMO值恰介于ITO及空穴传输层之间，有利于空穴注入OLED元件，且其薄膜之特性可隔绝ITO中之氧气进入OLED元件，以延伸元件寿数。
OLED的制备工艺
OLED因其结构简略，所以生产流程不像LCD制作程序那样繁复。但因为如今OLED制程设备还在不断改善阶段，并没有统一标准的量产技能，而自动与被迫驱动以及全彩化办法的不同都会影响OLED的制程和机组的规划。可是，整个生产进程需求洁净的环境和配套的工艺和设备。改善器材的功用不只要从构成器材的根底，即资料的化学结构下手，进步资料功用和丰厚资料的品种;还要深化了解器材的物理进程和内部的物理机制，有针对性地改善器材的结构以进步器材的功用。两者相得益彰，不断推动OLED技能的开展。
ITO基板预处理工艺
首要需求预备导电功用好和透射率高的导电玻璃，一般运用ITO玻璃。高功用的ITO玻璃加工工艺比较复杂，市面上能够直接买到。ITO作为电极，需求特定的形状、尺度和图画来满意器材规划的要求，可托付厂家按要求进行切开和经过光刻构成图画，也可在实验室自己进行ITO玻璃的刻蚀，得到所需的基片和电极图形。基片外表的平整度、清洁度都会影响有机薄膜资料的成长状况和OLED功用，有必要对ITO外表进行严厉清洗。
常用的ITO薄膜外表预处理办法为：化学办法(酸碱处理)和物理办法(O2等离子体处理、惰性气体溅射)。
酸碱处理
固体外表的结构和组成都与内部不同，处于外表的原子或离子表现为配位上的不饱和性，这是因为构成固体外表时被堵截的化学键构成的。
正是因为这一原因，固体外表极易吸附外来原子，使外表发生污染。因环境空气中存在很多水份，所以水是固体外表最常见的污染物。
因为金属氧化物外表被堵截的化学键为离子键或强极性键，易与极性很强的水分子结合，因此，绝大大都金属氧化物的清洁外表，都是被水吸附污染了的。
在大都状况下，水在金属氧化物外表终究解离吸附生成OH-及H+，其吸附中心分别为外表金属离子以及氧离子。
依据酸碱理论，M+是酸中心，O-是碱中心，此刻水解离吸附是在一对酸碱中心进行的。
在对ITO外表的水进行解离之后，再运用酸碱处理ITO金属氧化物外表时，酸中的H+、碱中的OH-分别被碱中心和酸中心吸附，构成一层偶极层，因此改动了ITO外表的功函数。
等离子体处理
等离子体的效果一般是改动外表粗糙度和进步功函数。研讨发现，等离子效果对外表粗糙度的影响不大，只能使ITO的均方根粗糙度从1.8nm降到1.6nm，但对功函数的影响却较大。用等离子体处理进步功函数的办法也不尽相同。
氧等离子处理是经过弥补ITO外表的氧空位来进步外表氧含量的。
操作办法为：将ITO基片顺次在清洗液、去离子水、乙醇和丙酮的混合液、去离子水超声清洗以除掉基片外表物理吸赞同化学吸附的污染物，然后将清洗洁净的基片放到洁净工作台内，烘烤或许用高速喷出的氮气吹干ITO外表，最终对ITO外表进行氧等离子体炮击或许紫外臭氧处理。ITO玻璃的预处理有利于除掉ITO外表或许的污染物，进步ITO外表的功函数，减小ITO电极到有机功用资料的空穴注入势垒。
成膜技能
制备OLED资料包含有机小分子、高分子聚合物、金属及合金等。大部分有机小分子薄膜经过真空热蒸镀来制备，可溶性有机小分子和聚合物薄膜可经过更为简略、快速和低成本的溶液法制备，先后开宣布了旋涂法、喷涂法、丝网印刷、激光转印等技能。金属及合金薄膜一般选用真空热蒸镀来制备，为了完成全溶液法制备OLED，也开发了根据液态金属如导电银浆刷涂的溶液制备办法。
