來自德國卡爾斯魯爾理工學院(Karlsruhe Institute of Technology;KIT)與海德堡InnovationLab的研究人員聯手歐司朗(Osram OLED GmbH),發現了一種具成本效益的方法,可藉由增加光線的擷取提升有機發光二極體(OLED)的發光效率。

這項研究發表於《ACS Photonics》期刊中,研究人員在名為「用於OLED的大面積網版印刷內部擷取層」(Large-Area Screen-Printed Internal Extraction Layers for Organic Light-Emitting Diodes)一文中詳細描述這種方法。

研究人員以網版印刷方式,印製一連串高折射率的二氧化鈦(TiO2)奈米粒子,在玻璃基板接收完整的OLED堆疊以前嵌入多元件聚合物矩陣。這比使用複雜的多週期光閘或隨機亂序的結構更加簡單,網版印刷的組成適用於高吞吐量的捲對捲(R2R)製程,而且十分易於擴展用於較大面積的OLED面板。

20170314 OLED NT01P1 白光OLED未使用網版印刷(上圖)以及使用網版印刷(下圖)的光擷取層

「微光擷取(來自OLED)源於所產生的光子耦合基板、波導、表面電漿偏極子模式以及隨後的寄吸收,」而附加層則在內部模式中有效地耦合光子的傳播。該複合層僅10μm厚,TiO2奈米粒子重量(直徑21mm)的8.82%,可作為體積光散射介質操作,使白色OLED的發光效率提高了56%,並具有光譜和角度不變性。

研究人員在15×15cm2的基板上設計了5×5陣列的13.4×13.4mm 2白色OLED,並針對沒有內部擷取層(IEL)的參考設計元件進行表微。

儘管這種沒有內部擷取層的參考元件效率約35lm/W (68cd/A),而具有網版印刷散射層的白光OLED則可在2000cd/m2的亮度下達到57lm/W (102cd/A)的效率性能。無論是以cd/A與lm/W來看,相當於增加了56%的效率,顯示這一途徑達到了有效的的波導與基板模式耦合。

在不造成任何電缺陷的情況下,該散射層還可實現發射光譜更好的角度穩定性。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Screen-printed composite boosts OLED light extraction,by Julien Happich)