密歇根大学研究人员开发新型电极,可提升20%OLED出光率

2021-07-02 照明小编 www.gdzrlj.com
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近日, 密歇根大学研究人员开发了一种新电极, 这种新型电极可以让 OLED的光取出效率提升20%。 这一取出效率的提升可以帮助延长智能手机和笔记本电脑等设备的电池寿命。

这种新型电极可以减少OLED所发光困在OLED的叠层中,让OLED在较低功率情况下仍然保持高亮度。另一方面,这种新电极可以很好地融入现有的OLED显示器和灯具等应用的制造工艺中。

密歇根大学研究人员开发新型电极,可提升20%OLED出光率


“使用我们的方法,制造人员可以在同一个真空室中完成所有制造工艺,”密歇根大学电气和计算机工程教授,同时也是该研究的通讯作者L. Jay Guo说道。

一般来说,在外界没有做特殊处理时,OLED叠层中大约有80%光会抑制在器件内部而不能够被使用,这一问题的主要原因是一种称为波导的效应。从理论上讲,所有不是从垂直方向入射的光线都会部分地反射回OLED叠层,并在无数次反射后从器件侧面传出进而损失。

实际上,损失光能中的大部分都发生在OLED发光器件两侧的电极之间。目前最大的问题之一是源自发光材料和玻璃基板之间的透明电极,该电极通常由氧化铟锡 (ITO) 制成。据研究人员所说,在实验室环境中,他们看见光线不是从显示器正面发出,而是从OLED器件的侧面发出。

“如果不做特殊处理,这是OLED叠层中最强的波导层,”Guo说,“我们的研究就是想从根本上解决问题。”

Guo的团队将原来的ITO电极换成仅5纳米厚的银层,并进一步将它沉积在铜层上。通过这一方案的实施,研究人员既保留了这些材料的电极功能,又完全消除了传统OLED叠层中的波导问题。

“在和实验室条件不同的工业生产制程中,OLED有机会释放多达40%以上的光线,这其中大部分都是通过将传统氧化铟锡电极换成纳米级透明银层实现的,”论文第一作者和博士生 Changyeong Jeong说道。

作为对比,实验室的设备相对简单,很难看到这一数量的性能提升。不过,即使光不再在OLED 叠层中因波导效应而传输,器件发出的光还是会被玻璃基板反射进而造成损失。在工业应用中,工程师有其他减少这种反射的方法——比如在玻璃基板表面上制作凸起结构,或者添加网格图案或粒子让光线散射到整个玻璃基板中。

“实际情况是,已经有一些研究人员通过使用具有特殊发射方向或图案结构的非常规材料提升OLED的光取出效率,这一数值提升达 34%,”Jeong说。

为了证明他们已经消除了OLED发光材料中的光波导效应,Guo的团队也不得不消除玻璃基板对光的捕获。为此,他们使用一种与玻璃具有相同折射率的液体作实验用,即所谓的折射率匹配流体——在该案例下是一种油。这种“折射率匹配”材料可以消除不同折射率材料之间的反射。

在这之后,研究人员继续观察实验室条件下,OLED器件侧面的发光情况。结果,他们发现发光层的侧边几乎完全黑了,反过来透过玻璃的光亮了大约 20%。

这一成果发表于《科学进展》,题为“通过完全消除波导模式解决有机发光二极管中的光捕获”。