顶发射有机发光二极管中的光学性能研究

杨尚松１，杨建兵２－ｋ，洪乙又２，王绪丰２１樊卫华２

（１．中航工业太原航空仪表有限公司，山西太原，０３０００６２．中国电子科技集团第五十五研究所，南京２１００１６）

摘要：分别研究了顶发射有机发光二极管光输出耦合层、薄膜封装层以及出光界面对光出射强度的影响，同时综合优化器件的光学性能提出了相应提高硅基ＯＬＥＤ器件的性能方法，提出制备高亮度硅基ＯＬＥＤ器件新思路。

关键词：顶发射，有机发光二极管，光输出

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｔｏｐ—ｅｍｉｔｔｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ（ＴＥＯＬＥＤ），ｌｉｇｈｔｅｍｉｓｓｉｏｎｗａｓｅｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔｔｈｅｂｅｓｔｄｅｖｉｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗｅｎｅｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｐｐｉｎｇｌａｙｅｒ、ｔｈｉｎｆｉｌｍｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄｇｌａｓｓ／ａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｎｔｈｅｌｉｇｈｔｅｍｉｓｓｉｏｎ．ＦｒｏｍｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｗｅｇａｖｅｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＯＬＥＤ－ｏｎ－ｓｉｌｉｃｏｎｍｉｃｒｏｄｉｓｐｌａｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｐ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ，ｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ，ｌｉｇｈｔｏｕｔ－ｃｏｕｐｌｉｎｇ

引言

有机发光二极管技术被认为是下一代显示和照明技术，近年来得到更多的研究重视…。在平板显示技术中，有源矩阵有机电致发光显示技术（ＡＭＯＬＥＤ屿液晶显示相比，可以实现更好的图像品质，具有对比度高、响应速度快以及功耗低等优点。在ＡＭＯＬＥＤ显示中，通常采用底部发射的ＯＬＥＤ结构，即光是从衬底的底部发出。当采用底发射的器件结构时，由于像素电路的存在，会导致像素的开Ｅｌ率降低，为了实现要求的亮度，需要增加驱动电流，这最终会导致器件的效率和寿命减小。而顶发射ＯＬＥＤ（ＴＥＯＬＥＤ）中光是从器件的顶部发出，因此可以实现较高的开口率，尤其在当前大尺寸ＡＭＯＬＥＤ显示器件的制备中，可以兼容白光加彩色滤光膜的工艺，这样可以减少在制备实现ＲＧＢ三色中所用的掩膜版时的时间和工艺耗费，同时也能进一步提高器件的生产良率［２］。进一步，利用ＴＥＯＬＥＤ具有和不透明衬底兼容的特点，如硅衬底等，研究人员将其集成到硅基器件中，制作硅基ＯＬＥＯ微显示器件。使用代工厂成熟的ＣＭＯＳ工艺制备驱动电路，使用ＴＥＯＬＥＤ制备显示单元，可以实现高分辨率低功耗的显示产品，这些产品已在消费、防务等领域展示了巨大的应用前景。

对于顶发射ＯＬＥＯ器件来说，通常使用高反射金属电极作为底电极，使用半透明金属电极作为顶电极，金属电极的使用，会产生强烈的微腔效应导致器件产生与底发射器件不一样的光学表现。本文通过对顶发射器件中的光学性能研究，揭示提高器件Ｉ生能的方法，为高性能器件的实现，提供有效的途径。进一步揭示了在硅基ＯＬＥＤ微显示器件中，需要对ＴＥＯＬＥＤ器件』｜生能进行改进的途径。

１器件结构

我们选择的器件结构如图１所示，单绿色器件，使用磷光发光层Ｉｒ（ｐｐｙ）３。在器件的光学｜生能模拟中，金属的折射指数从文献中得到，有机层的折

射指数通过光谱椭偏仪测试得到。在器件模拟中，使用ＳＥＴＦＯＳ软件进行模拟计算。

图１顶发射ＯＬＥＤ器

Ｆｉ９１ＴＥＯＬＥＤｄｅｖｉｃｅＳ 柳４中■张矗示掌术会议１２只

２Ｄ＇４ＣＨＩＮＡＦＰＢＣＯＮＲＥＲＥＮＣＥ●Ｕ￣， ２光学性能分析

２．１光耦合层对器件Ｊ『生能的影响

首先，如图２所示，我们计算了此结构下的ＴＥＯＬＥＤ器件在不同角度下的出射光谱性能，器件的出射光谱随着角度的变化，器件性能发生了较大变化，同时器件的最大出射强度是４０。，不是底发射器件中的００，对器件的显示性能有影响。进一步对出射光谱进行归一化计算，可以看出，在０。时的发射峰为５４６ｎｍ，８０。时的发射峰为５１４ｎｍ，器件的光谱发生了３０。以上的漂移，在显示器件中，这将会引起较大的色坐标变化，影响显示效果。在此情况下，即使ＴＥＯＬＥＤ器Ｉ－牛－结构本身具有较高的发光效率，但是由于光谱角度上具有较大的漂移，也不能满足硅基ＯＬＥＤ器件的性能要求。

（ａ）没有归—化时（ｂ）归—化

图２未制备光输出耦合层时，ＴＥＯＬＥＤ在不同角度下的出射光谱 Ｆｉ９２ＴｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄＥＬｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅＴＥＯＬＥＤ

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