新澤西學院的研究人員之前仍然在改進她們曾經開發的基于微透鏡的光提取效率提高技巧,而如今,她們正在研究舍棄這些微透鏡陣列法。她們通過另一種施行更簡單的方案——增加電介質漫反射層,展示了更高的OLED光提取效率。
她們在ACS刊物上發表了題為“有機發光元件(OLED)使用光散射介質層實現光束的高效外耦合”的論文。這篇論文詳盡介紹了高折射率波導層是怎樣與透明頂發光OLED元件底層的粗糙電介質漫反射層一起,在不改變光束對波長和視角依賴性的前提下清除等離子體模式(mode)、波導模式(mode)和襯底模式(mode)的光損失。
圖示:堆疊在漫反射層底部的(磷光OLED),將光反射回到觀察方向(黃色區域示意遵守朗伯分布的漫反射光束);發射錐中的光束被反射回觀察方向(紅色錐形區域示意)
在這項研究中,作者用蒸鍍在聚四氟乙烯(PTFE,鐵氟龍)漫反射層上的一層240um厚的透明氧化銦錫(ITO)代替傳統頂發光OLED頂部的金屬電極,鐵氟龍散射層本身由20μm厚的Al鏡面支撐。平坦化的高折射率(折射率=1.8)聚合物平板波導(Layer)覆蓋在上述粗糙的漫反射層上,便于在其上產生光滑表面以制造OLED光折射時波長會變化嗎,同時這進深折射率聚合物能夠幫助光束最大化耦合到散射層中。
與類似使用金屬鏡面的OLED元件相比,這些新的方式被證明可以將外部量子效率從15±2%提升到37±4%,提高幅度達250%。
OLED發光層發出的光或則從底部表面直接向觀察者方向射出,或則向上步入到波導層并在其中傳播,直至被粗糙的漫反射面反射,從而產生滿足朗伯分布的反向(觀察者反向)光束。這種反射回朗伯分布的光束中,并滿足其光需求;處于發射錐外的部份不會步入觀察方向被看見,而是以小于聚合物——空氣界面處的全反射的角度返回回漫反射層中,并進行另一輪散射。
在運行模擬程序時光折射時波長會變化嗎,作者還宣稱可以進一步優化這些對波長和視角獨立的光束外耦合結構,進而實現使用傳統的金屬鏡面3.4倍的光提取效率。