OLED灯的结构组成及照明原理

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【中国集群通信网】OLED灯的结构组成

　　OLED灯的结构组成如下图所示。它是由多层薄膜器件组成，即由箔、膜、刚性或柔性的板作基底，由电极层、活性材料层、以及保护阻挡层等组成，要求其中至少一个电极对光透明。

图   OLED灯的结构组成

　　多层结构OLED的典型结构材料是：阳极是镀覆透明ITO膜的基板和近来开发的透明导电聚合物，如聚苯胺、聚吡咯和PEDOT;阴极是低逸出功的Mg、Li和包含Ag和A1的合金，以及LiF/AI有机材料功能层是若干传递注入电荷(电子或空穴)到再结合区的聚合物或小分子有机化合物;发射光的荧光层，尽量使用有效的磷光掺杂层，以及注入电荷的改进型化合物，如靠近阳极的导电聚合物和接近阴极的LiF或CsF盐等。电荷传递聚合物典型的是聚乙烯共轭物，如聚苯撑维尼纶的衍生物。传输空穴的小分子有机物是芳香胺，传输电子的小分子是各种高电子亲和力的多环芳香络合物。

　　聚合物OLED的优点是，可以由溶液沉积生成活性层，而小分子OLED的活性层典型是由气相沉积形成。一般OLED的塑料衬底用PET材料，但它沉积时加热温度不能超过130℃，以及抗氧和水的渗透能力差。为此，开发新的塑料衬底，如Polyethersulphone和Polynorbornene，要求新的塑料衬底必须满足：至少能抗200℃的温度而无膨胀和收缩;从400nm到700nm光透过率为90%和带有ITO镀层的为85%;表面粗糙度小于10nm;每天氧的渗透率小于10-5cc/m2;每天水的渗透率小于1mg/m2，以及不存在结晶、气泡、丝状缺陷等。

　　OLED的照明原理

　　OLED适合用作白光光源，因为荧光或磷光发光的添加物结构能定制发射任一所需颜色。对于白光发光器件可以有三个独立发光层，每一个发射不同的颜色，所以整个器件总共有7-9层，包括不同工艺(溅射、气相沉积、溶剂涂敷等)沉积的电极。OLED灯是属于一维紧密型器件，整个厚度典型小于100-200μm，所有层的沉积需要在无水无氧的10级超净间内进行。

　　OLED灯的实验室样品一般用真空热蒸发和旋转喷镀工艺，但不能大规模低价格制造大面积灯。聚合物OLED用卷绕Roll-To-Roll(工作速度20英尺/秒)镀膜或Web Coating是一个廉价制造工艺，但要精密控制各层的厚度和膜的均匀性，否则会影响发光的颜色、效率和整个面上的一致性。小分子OLED通常用连续气相沉积工艺，同样膜厚均匀性的控制是关键。

　　如图1所示，工作时5-20V的电压加到电极，因活性层很薄(1nm-100nm)，其场强高达105~107V/cm。该场强几乎接近击穿场强，它促使电荷通过电极和活行层的界面注入。空穴从透明的阳极注入，电子从阴极注入。注入电荷以彼此相反的方向迁移，最终相遇而结合。在结合时，释放能量并使再结合的分子或聚合物分段达到激发态。受激电子可以从一个分子迁移到另一分子，最后某些分子或聚合物分段以光子或热的形式释放，显然希望所有超额的激发能作为光的方式释放。

　　在OLED有机分子中，大约25%的受激电子是处在单重态，而75%处在三重态。从单重态发射的电子(荧光发射)大多数情况是由荧光掺杂促进的，它的内量子效率IQE最大限制为25%，而有机材料的三重态能量作为非辐射的热耗散对光发射无用。研究结果表明，采用磷光掺杂物的所有三重态的能量可以作为磷光加以利用，于是允许直到100%的IQE。近来，发射红光和绿光的磷光型OLED(PHOLED)的内量子效率几乎达到100%，外量子效率EQE达到19%(在实验条件下转换成40lm/W)，表明整个荧光系统的量子剧增。有时，在低至2.4V启动电压时电流开始流动，并且有足够的空穴—电子对再结合产生肉眼可见的光，而电流和相当的光强随驱动电压增加而增强。