科普:OLED材料的发光原理(一)（oled发光原理图）
cac55 2024-10-12 02:24 38 浏览 0 评论
众所周知，OLED显示器不需要背光源，在通电的情况下OLED材料可以主动发出红绿蓝三色光。那OLED发光的原理是什么呢？
首先上一张大家已经看腻的图：OLED器件结构。
OLED器件结构（来源：百度百科）
从图中可以看出，OLED器件自下而上分为：
玻璃基板（TFT）、阳极、空穴注入/传输层、有机发光层、电子注入/传输层和金属阴极（顺便吐槽一下百度百科里各层名字的叫法。。。）
发光的部位在器件中间的有机发光层（再具体点就是发光层中的掺杂材料），发光机理如下图所示：
有机发光层的发光机理（来源：网络）
OLED器件是电流驱动型，在通电的情况下，空穴从阳极进入器件，穿过空穴注入/传输层，电子从阴极进入器件，穿过电子注入/传输层，两者最终到达有机发光层。
接下来要讲解的内容可能会比较生涩，为便于不同层次读者的理解，小编用不同的内容分成基础班和进修班，请各位读者对号入座。
基础班：
空穴和电子在发光层中相遇，然后复合，形象一点讲的话，就像久未相见的恋人，一见面便紧紧抱在一起；
电子空穴复合时会产生能量，释放出光子，你可以将光子理解为下图中情侣头上的心形；
我们能看见的光是由无数的光子组成，就像情侣头上不断冒出的小心心；
光的颜色由光子的能量决定，如果能量的高低用情侣的亲密程度比喻的话：特别亲密的发出蓝色（能量高发出蓝光），比较亲密的发出绿色（能量适中的发出绿光），一般亲密的发出红色（能量低的发出红光）。
进修班：
在讲解OLED发光原理之前，我们先学习一个概念：能级；
能级：原子核外电子的状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的，这些能量值就是能级；
能级就像楼梯的台阶，只存在1阶、2阶这样的整数，不会出现诸如1.5阶、2.1阶这样的情况，能级的示意图如下；
能级（来源：百度百科）
在正常状态下，原子处于最低能级，即电子在离核最近的轨道上运动，这种状态称为基态；
原子吸收能量后，电子会从基态跑到较高能级，即电子在较远的轨道上运动，这种状态称为激发态；
电子在不同能级之间的转换称为跃迁，从低能级向高能级跃迁需要吸收能量，而从高能级跃迁回低能级则会放出能量；
了解能级的概念后，我们来看一下OLED发光材料的能级是什么样子：
OLED发光材料的能级图（来源：网络）
S0表示的是基态能级，S1、S2和T1表示的是激发态能级，有机材料发光的过程，就是电子从高能级跃迁到低能级释放能量的过程（S1-->S0或T1-->S0），这个释放出的能量，就是可见光；
所以OLED发光的整个过程如下：
1. 电子和空穴在发光层中相遇时，会产生复合效应；
2. 复合的过程中产生激子，激子在电场的作用下迁移，将能量转移给发光层中的掺杂材料；
3. 掺杂材料中的电子吸收能量后，从基态跃迁到激发态;
4. 因为激发态是不稳定的，电子会从激发态再次跃迁回基态，同时释放出能量，产生光子；
根据发光材料激发态能级的不同，电子在跃迁回基态的过程中释放出不同能量的光子，根据公式E=hv，能量决定光的波长，而波长意味着光的颜色。
有机发光层的发光机理（来源：网络）
未完待续。。。
这一节讲的是OLED材料发光的共通原理，下一节小编将介绍不同类型的OLED发光材料，以及其发光的详细原理，敬请期待。
作者：张鑫狄
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