發光效率為210lm/W的OLED元件,改善高光提取效率

金澤工業大學光電磁場應用研究所教授三上明義的研究小組試製出,採用綠色發光磷光材料的OLED元件,發光效率達210lm/W。這是通過使光提取效率超過原來的兩倍、提高至56.9%而實現的。

三上明義研究小組通過詳細計算OLED元件中的光運動情況,找到實現高光提取效率的方法。針對OLED元件的厚數百nm以下的超薄半導體層以及密封層等膜厚數百μm~1mm的「厚膜層」中的光的運動情況,按照波長及偏振光進行了分析。分析發現,原來的OLED元件有50%-70%的光能量未從半導體層輸出,而是以熱量的形式被浪費掉。

在此基礎上,三上明義研究小組將厚膜層的折射率提高至2之後,再次對光運動進行計算,證實有2/3的光能量轉移到了厚膜層。不過,這只是直接改變了光聚集的層,並無助於實現高光提取效率,向元件外部輸出的光線比例仍比較低。

三上明義研究小組在厚膜層的厚0.7mm、折射率為2.03的玻璃表面上形成了0.3mm間距的透鏡陣列結構,由此將厚膜層中聚集的光高效提取到元件外部。在實際試制的OLED元件,並對其進行的檢測表明,獲得了56.9%的高光提取效率。

三上明義表示,該元件理論上的光提取效率為75~80%。透鏡陣列的改進餘地也還很大。研究小組的目標是「實現無損失的光源」,除此次的厚膜層和透鏡陣列之外,如果結合索尼開發的「微腔構造」等技術,便有望大幅接近這一目標。

註:本文所提到的光提取效率是假設磷光材料的內部量子效率為100%計算出來的。與外部量子效率的數值相同。

三上明義研究小組試制的高效綠色發光OLED元件

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