為什么說OLED是電流驅(qū)動，而不是電壓驅(qū)動

OLED有機發(fā)光二極管（organic light emission diode），發(fā)光的原理是激勵自主發(fā)光。

OLED發(fā)光器件也是由多層材料疊加而成，一般有陽極（Anode）、空穴注入層（HIL，Hole Injection Layer），空穴傳輸層（HTL，Hole Tranport Layer），發(fā)光層（EML，Emission layer），電子傳輸層（ETL，Electron Transport Layer）和陰極（Cathode）。

產(chǎn)業(yè)界經(jīng)過多方的試驗后發(fā)現(xiàn)，如果要很好的實現(xiàn)能調(diào)整OLED的電光特性，那么有機發(fā)光材料層的構(gòu)成，采用由空穴傳輸層（Hole Transport Layer，簡稱HTL）、發(fā)光層（ELL）、與電子傳輸層（ETL）三層有機材料疊加在一起，效果較佳。

（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

其中HTL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)空穴的注入速度和注入量，ETL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電子的注入速度和注入量，而注入的電子和空穴在ELL中相互作用，結(jié)合在束縛狀態(tài)中形成激子，激子衰變輻射出光子發(fā)光。

實際上OLED還有另一種有機發(fā)光材料層的疊加結(jié)構(gòu)，是在HTL、ETL之間加一層激子限制層（exciton confinement layer簡稱ECL），激子限制層的厚度可以調(diào)節(jié)發(fā)光位置，可控制器件的兩側(cè)中的一側(cè)發(fā)光或兩側(cè)發(fā)光，若將ECL調(diào)整合適，可使激發(fā)子同時在HTL及ETL生成，讓HTL及ETL變成發(fā)光層同時發(fā)光，而將發(fā)光混成白光，也就是說ECL限制層的主要作用是傳輸層。

這兩種OLED發(fā)光機理，前者由日本九州大學(xué)的Saito教授組研發(fā)出來，后者則是由日本山形大學(xué)的Kido教授組研發(fā)出來，所以O(shè)LED的量產(chǎn)工藝基本上都是由日本產(chǎn)業(yè)界完成的。

然而不管是由中間發(fā)光層ELL發(fā)光，還是由兩側(cè)的HTL及ETL同時發(fā)光，OLED有機發(fā)光層的二極管特性是必須維持的。

比如在以中間發(fā)光層ELL激勵發(fā)光的OLED器件中，HTL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)空穴的注入速度和注入量，實際也起到了阻擋電子通過的作用；ETL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電子的注入速度和注入量，同樣也起到了阻擋空穴通過的能力。

（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

也就是說，當(dāng)各層作為傳輸層的作用時，從陽極注入的空穴能透過空穴傳輸層流至發(fā)光層，并且阻絕來自陰極的電子使之不直接傳輸流至陽極；而從陰極注入的電子能透過電子傳輸層流至發(fā)光層，并且阻絕來自陽極的空穴使之不直接傳輸至陰極。

因此傳輸層必須使用載子遷移率高且在傳輸層與發(fā)光層之間能形成可以阻絕電子與空穴流動的位能障的材料，如此才能使電子與空穴在發(fā)光層中再結(jié)合并發(fā)光。傳輸層的材料雖然有空穴與電子傳輸層之分，但是主要還是以含有氮之烯丙基胺化合物（TPD）為主。

而如何成為發(fā)光層，則由組成發(fā)光層的材料來決定。發(fā)光層的作用是使得注入的電子與空穴產(chǎn)生再結(jié)合的激勵作用而發(fā)光，所以發(fā)光層材料通常為發(fā)光能力較低的徑式8-羥基喹啉鋁（Alq3）或鉍錯化合物（Bebq2）為主體（host）材料，再少量摻雜發(fā)光能力高的客體（guest）材料。

摻雜的客體作用除了可以提高發(fā)光效率之外，也可以用來改變發(fā)光的顏色。所以不同的發(fā)光的機制可以由主體材料先呈激勵狀態(tài)再將能量轉(zhuǎn)移至客體分子，使客體分子獲得激勵而發(fā)光。

而采用激子限制層ECL方式的OLED器件，則是電子與空穴直接在HTL及ETL客體分子上再結(jié)合而發(fā)光。再結(jié)合的機制可分為熒旋光性（fluorescence）及磷旋光性（phosphorescence）兩種。磷旋光性的發(fā)光效率由于比熒旋光性的發(fā)光效率高約2～5倍（紅光約2倍而綠光約5倍），因此使用磷旋光性發(fā)光層可以降低功率消耗并提高壽命。

實際上，雖然看起來電子的移動速度很快，但由于陽極的空穴數(shù)量遠遠大于電子數(shù)量，所以一般都需要HTL傳輸層有較強的絕緣作用，才能有效控制發(fā)光層的發(fā)光效率與持續(xù)時間。而傳輸層能通過多少電子和通過多少空穴，則是整個OLED發(fā)光器件的設(shè)計思路核心。

而傳輸層和發(fā)光層的電子、空穴通過效率與結(jié)合效率，其實就是體現(xiàn)了OLED器件通過電流的大小，如果傳輸層和發(fā)光層的電子、空穴通過效率太低，就是給OLED器件加再大的電壓也沒有用。

而在實際OLED器件工作過程中，控制傳輸層和發(fā)光層的絕緣值以適應(yīng)OLED器件的正常工作電壓，才是OLED器件設(shè)計成功的關(guān)鍵。

而當(dāng)傳輸層和發(fā)光層的有機材料空余度有限的情況下，要保證OLED正常工作，一般就只有調(diào)整陽極和陰極材料了。其中由于陽極材料的空穴都比較富余，所以調(diào)節(jié)陰極材料參數(shù)，也成為了產(chǎn)業(yè)界實現(xiàn)不同發(fā)光機制OLED器件設(shè)計的實用手段。

這也是產(chǎn)業(yè)界在生產(chǎn)OLED顯示器件時，會有不同背板技術(shù)區(qū)別的原因。如為了提高OLED的刷新頻率，就可以采用電子遷移率較高的LTPS材料背板；為了讓驅(qū)動電路在節(jié)能低頻率模式下OLED的發(fā)光時間延長，則可以采用電子遷移率較低的IGZO材料背板；為了同時滿足兩種工況需求，則可以采用LTPS+IGZO兩種材料復(fù)合驅(qū)動的LTPO背板技術(shù)。

另外，不管是OLED的傳輸層還是絕緣層的絕緣值都較高，所以電子遷移率你的a-Si材料背板技術(shù)在尺寸較大，驅(qū)動線路線徑較窄的高分辨率OLED器件中效果不好，因此業(yè)界一般認(rèn)為a-Si材料背板技術(shù)不適用于OLED顯示器。但實際在一些小尺寸、低分辨率的單色、偽彩OLED顯示器件上，仍有部分OLED顯示器產(chǎn)品是采用a-Si材料背板技術(shù)來設(shè)計與量產(chǎn)。