OLED显示屏是利用自发光器件制成的显示屏。三星显示的OLED不仅呈现卓越的画质，轻薄，而且可以用于可弯曲或折叠的柔性平台，被全球很多的智能手机厂商竞相采用。

OLED凭借自发光的特点，引入“共振”这一光学物理学原理，提高发光效率，使画面更加清晰明亮。今天，跟随小星一起来了解一下利用“共振”原理的OLED结构。

什么是共振现象？

虽然我们用肉眼无法看见，但是一切物体都有着“固有振动数”，而且每种物体具有吸收与其固有振动数相应的频率或波动的性质。“共振（resonance）”是指，当物体的固有振动数与外力的振动数相同时，物体自然地开始振动，振动速度和压力等增大的现象，也称“共鸣”现象。例如，向振动数为100HZ（赫兹）的物体施加振动数为100HZ的波动，物体自己就会产生振动。

高频声音能震碎红酒杯，是广为人知的共振现象之一，这是因为高频声音的振动数与红酒杯的固有振动数相同，使得红酒杯自己产生振动，振动加剧，导致玻璃破裂。

因此，桥梁、高层建筑等大型建筑物的设计一定要考虑共振现象。如果建筑物的固有振动数引发共振现象，会导致建筑物倒塌，从而造成巨大损失。1940年，位于美国华盛顿州的塔科马峡谷大桥采用了当时最先进的悬索桥技术，但竣工几个月后，大桥被风摧毁。经调查发现，造成这次惨剧的罪魁祸首是共振现象。后来为了避免类似事故发生，建筑物开始采用减小或消除共振现象的技术。

共振原理并不是只有负面影响，共振原理可以为我们的生活提供很大的帮助。微波炉是利用共鸣现象的典型例子。微波炉在内部将微波辐射到食品上，食品中的水分子因共振现象而引起强烈振动，摩擦产生热能，使食品温度升高。而医用磁共振成像设备（MRI）引起人体内水分（H2O）中的氢原子共振，用电脑将波长予以影像化，对人体进行成像检查。

那么，OLED发光是如何运用共振原理的？

OLED的发光原理

OLED是电致发光（electroluminescent）的方式之一，是向发光物质注入电能，电子和空穴相遇而发光的方式。电子和空穴在发光物质组成的“发光层（EML；emission material layer）”相遇。为了使电子和空穴的流动顺畅，OLED有多个辅助层。

图丨OLED的发光原理

空穴从Anode（阳极）出发，电子从Cathode（阴极）出发，在发光层EML相遇。OLED采用HIL、HTL、ETL、EIL等多层结构，是因为有机物质的电子和空穴的迁移率有很大差异。有了“电子传输层（ETL；electron transport layer）”、“空穴传输层（HTL；hole transport layer）”等辅助层，可以使电子和空穴更有效地向发光层迁移。

首先，我们来了解一下共振原理的基础——干涉原理。波动相遇并重叠时，两条波动合在一起，振幅可能会比原来的波动更大或更小，这种现象称为“波动干涉”。上图（左）的两条波动相遇后振幅（横向）变大，因此称为“相长干涉”；上图（右）的两条波动相遇后振幅反而变小，因此称为“相消干涉”。这种波动同样适用于光。因此，将相长干涉原理适用于光，可以得到更强的光，也就是更亮的光。

利用共振现象的OLED结构

OLED的空穴和电子分别从Anode和Cathode出发，在EML层相遇而产生的光，透过半透明的镜（Cathode）侧，到达我们的眼睛。

图丨OLED面板的断面结构

来自EML层的光，在OLED器件内部的不同界面进行投射和反射，这时候会出现复杂的干涉现象。向下扩散的光碰到Anode的金属层之后，向上反射，向上扩散的光碰到Cathode。如果是顶部发光器件，光到达我们眼睛的方向为朝上。从光的角度来看，Cathode类似于半透明反射膜。因此，光到达Cathode之后，一部分光向外投射出去，还有一部分光再次反射并往下走。

图丨OLED面板的共振现象

这些反射光互相干涉，引起相长干涉，产生共振现象。为了形成与发光物质的固有振动数相同的共振频率（振动），应考虑发光材料的光学性能，在器件结构开发阶段就要根据光的波长进行缜密设计。

若要产生光的相长干涉，需要形成相应的共振厚度，利用OLED和外部的多种叠层膜的厚度，可以形成共振厚度。也就是说，使有机层的厚度与膜的厚度相同，形成最佳共振频率，从而引起该发光物质共振有机层的厚度很薄，不足0.1-0.5μm，在可见光波长范围（380nm（Blue）-780nm（Red））出现各种共振现象。通过这种方式，可以将光效率提高约1.5倍至2倍。

利用干涉和共振的自然现象，可以调节发光物体的厚度、折射率和反射率，改善所需波长的光学特性或画质特性，而OLED充分利用了这个原理。

文章转载自三星显示