OLED材料发光原理.docx

?掌握未来显示技术：OLED材料的发光原理2016-11-11?OLED新技术?CINNO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）前面讲到了OLED材料发光的大致原理，下面我们来看一下OLED材料的分类。在讲解之前，我们必须学习两个概念：电子自旋量子数和电子激发态多重度。?首先是电子自旋量子数：如果把原子比作太阳系的话，原子核是太阳，电子就是行星。与行星类似，电子在围绕原子核运动的时候（并不是公转哦，而是随机的位置闪现，形成云状），本身也在自转（严格讲也不是自转，其产生的效果等同于自转）。根据史特恩-格拉赫实验测量得出，电子自旋量子数的值为1/2或-1/2（单位是h/2Pi，h是普朗克常量）注：括号里的话看看就行，不要试图深入理解，因为这些属于大杀器《量子力学》的内容。电子自旋示意图（来源：百度百科）?然后是电子激发态多重度：电子激发态的多重度用M=2s+1表示，s为电子自旋量子数的代数和（代数和没有负数），即ms1+ms2，数值为0（1/2+负1/2）或1（1/2+1/2）。?根据泡利不相容原理，分子中同一轨道所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向，即自旋配对。假如分子中全部轨道里的电子都是自旋配对的（1/2配负1/2），即s=0，分子的多重度M=1，该分子体系便处于单重态，用符号S表示，大多数有机物分子的基态处于单重态。?电子跃迁时如果还伴随自旋方向的改变，分子便有了两个自旋不配对的电子，即s=1（1/2+1/2），分子的多重度M=3，该分子体系处于三重态，用符号T表示。多重态示意图，上下箭头表示电子自旋方向（上图摘自网络，下图摘自OFweek）根据洪德定则，处于分立轨道上的非成对电子，平行自旋要比成对自旋更稳定些，因此三重态能级总是比相应的单重态略低（可从能级图上看出来）。?能级图全貌，不用理解里面全部