有机电致发光器件（OLEDs）具有驱动电压低、发光效率高、响应速度快、视角范围大、超薄、可制备成柔性器件等突出优点，经过30多年的发展，OLEDs的综合性能取得了突破性进展，成功实现了商业化应用。目前，OLEDs已经被广泛应用于智能手机、电视、车载显示、头戴显示、工控设备显示、透明显示、穿戴显示等领域。随着未来以信息电子、健康医疗等为代表的各领域对光电器件的柔性化需求进一步增加，以OLEDs为基础的各类新型显示应用场景将层出不穷，OLEDs显示发展“三十而立”，现正当年，已成为新一代信息技术的先导性支柱产业。

最近，华南理工大学的彭俊彪教授团队与广州新视界光电科技有限公司的邹建华博士合作, 从OLEDs器件角度，论述了30年来有机电致发光器件及显示驱动研究发展历程（《发光学报》，2023年44卷第1期：198-217, DOI：10.37188/CJL.20220322）。

文章首先结合OLED器件光电器件性能提升过程，介绍OLED的基本器件结构演变过程；随后系统性重点阐述了现阶段产业上广泛使用以及极具应用前景的器件结构，包括p-i-n OLEDs器件结构、叠层器件结构、非掺杂器件结构；接着主要阐述了OLEDs显示的有源驱动（AMOLED）技术，包括LTPS-TFT、MO-TFT以及LTPO-TFT；最后对OLEDs器件以及驱动技术进行了展望，给相关工作者提供一些参考。

▍OLEDs器件结构

OLEDs属于注入型发光器件，其基本结构是将有机发光薄膜层夹在至少有一个透明电极的两个电极之间形成三明治结构。在此基础上，人们又开发了更为复杂的器件结构，特别是更多有机细分功能层的引入；这些 “功能层”在提高器件发光效率和器件寿命方面起到了十分重要的作用。有机电致发光器件中的主要有机功能层包括：空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)、发光层、空穴注入层、电子注入层、空穴阻挡层等。

根据有机功能层层数，OLEDs器件结构可以分为以下三类：（1）单层有机电致发光器件、（2）双层有机电致发光器件、（3）三层和多层器件。但在实际应用中，一般还要引入具有不同功能的有机材料层，例如，引入空穴注入层或电子注入层（图1）以降低器件的启亮电压和工作电压，从而优化器件的电压、亮度、效率、寿命等各项参数，最终达到提高器件效率与稳定性的目的。

图1：多层器件结构示意图（a）和能级图（b）

▍p-i-n结构OLEDs器件

上述OLEDs器件结构从单层到多层优化的目的是为了降低载流子注入势垒、平衡电子、空穴载流子，提升器件发光效率和工作寿命。而一种新的思路即利用有机半导体的电学掺杂技术，设计和制备更低驱动电压、更高发光效率、更长寿命的OLEDs器件。在制作小分子OLEDs时，通过主体OLEDs材料与p型或者n型掺杂剂共蒸，形成p型或n型掺杂的空穴和电子传输层，这类传输层结构可使材料电导率提高几个数量级。这种结合p型和n型材料掺杂的空穴和电子传输层得到的OLEDs器件也称作p-i-n（或者PIN）结构的OLEDs器件。

图2：有机半导体p-型和n-型掺杂的机理

因此，选用的p型（n型）掺杂剂通常具有强氧化性（强还原性），有很高（很低）的电子亲和能（Electron affinity，EA）或功函数（Work function，WF）。至今为止，已经有很多n型与p型的掺杂材料被报道。其中p型掺杂材料常见为金属氧化物（如MoO₃, Fe₃O₄）、金属氟化物（如SrF₂）和有机物（HAT-CN）等；n型掺杂材料常见为化学性质活泼的碱金属单质（如Li、Cs）及其碳酸盐（如Li₂CO₃、Cs₂CO₃），碱金属氮、氟化物（如CsN， CsF）以及有机物（[RuCp*Mes]₂）等。

由于p-型和n-型掺杂技术制备简单、效果明显且掺杂剂来源广泛，采用p-i-n结构OLED器件具有很好的衬底兼容性，一般不受衬底材料所限，这些为器件结构的优化与设计提供了便利。最终能实现较低的驱动电压、较高的器件发光效率和较好的器件寿命。所以现阶段，产业上所使用的器件结构均是p-i-n结构，并且相关技术、材料也日趋成熟。

▍叠层结构

随着OLEDs在中小尺寸显示屏中广泛运用，新型OLED屏幕要求强光下也能正常使用，而中大尺寸OLED屏幕对亮度、寿命提出了更高的要求，因此一种新的OLED结构—叠层OLED结构应运而生（图3）。叠层器件结构通过电荷产生层（Charge generation layer , CGL）将多个发光单元进行串联连接。与传统单发光单元器件相比，具有多个发光单元的叠层OLED往往具有成倍的电流效率和发光亮度，在相同亮度下，所需的电流密度也成倍减少；同时多个发光中心层也有利于激子分离，降低了器件内部发光层中的激子密度，有效减弱了磷光发光材料中的T*-T*湮灭，使工作寿命得到明显增长，有效规避了高亮度与长寿命之间的权衡问题。

图3：叠层结构示意图

与单层OLED器件相比，双层叠层结构器件的亮度可提高2倍，使用寿命可延长4倍。若将其运用到智能手机上，可降低约30%的耗电量，意味着手机可以搭载容量更小的电池，机身厚度也可以更薄。目前LCG已有采用量产叠层OLED的车载产品，苹果和京东方正在尝试将该技术运用在手机等产品的显示屏中。叠层器件技术是今后高亮度显示与白光OLED器件发展的重要方向，通过人们的深入研究，该技术将会得到进一步发展和完善。

▍非掺杂OLED器件

不论是p-i-n结构还是叠层结构，为了实现高性能的OLED器件，常采用掺杂技术。然而掺杂技术也存在一些缺点：

（1）对于不同颜色的掺杂剂，需要选择合适的主体材料；

（2）在制备过程中控制共沉积速率和掺杂剂的浓度并不容易（特别是荧光材料 0. 1%~1% 较低的掺杂浓度）；

（3）掺杂发光体系还需要考虑主体材料的迁移率、能级等对其他功能的影响；

（4）主客体同时使用，无疑增加了成本。

而将发光材料制备成超薄（一般