吴非，陈文彬：Tracepro在OLED微透镜设计中的应用文章编号：100662682008050030-04技术交流微透镜设计中的应用吴非，陈文彬电子科技大学光电信息学院，成都610054)摘要：有机电致发光从最初进行的研究直到今天，在许多方面都有了很大的突破，但目前仍存在着一些困难，例如器件的寿命就是比较关键的问题。如果器件具有较高的发光效率，便可在出射光子数相同的情况下，减少电子数的注入，从而降低了器件的焦耳热，提高了器件的寿命，所以提高OLED的量子效率是解决器件寿命问题的关键所在。利用微透镜提高器件的外量子效率可以取得明显的效果。本文探讨了T racepro在OLED微透镜设计中的应用。中图分类号：TN141文献标识码：AWU Fei CHEN W en-binefficiency of organic light-em ittng devices It is reported that a method enhances them portant for the refractive m croens arrays to enhance the exte mal quantum efficiency of1介绍动画的高速响应等优势，成为了最近十几年来相当热门的研究领域)。提高器件的外量子效率是有机电致发光OLED)具有亮度高、材料选提高器件性能的一个关键。近年来，科学家们对择范围宽、驱动电压低、全固化主动发光等特光输出和逃逸过程的分析及在此基础上进行的性，同时拥有高清晰、广视角、以及可顺畅显示研究工作开始增多。很多研究成果表明，利用微30现代显示Advanced D isp layMay2008总第88期收稿日期：2007-10-22C 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net吴非，陈文彬：Tracepro在OLED微透镜设计中的应用透镜改变与空气接触的玻璃表面结构会显著提高OLED外发射光的光子数决定了器件的外量子器件的外量子效率E列。Tracepro是美国Lam bda效率。电子和空穴复合产生的光能一部分通过Research公司开发的一套用于照明系统、光学分各界面成为出射光，光能的损失由各界面透射析、辐射度分析及光度分析的光学仿真软件。它是率T决定；另一部分在经过距离x之后被吸收，这部分光能损失由参数exp←ax)表示，技光学软件，可以直接进行3D绘图建模，并且兼α为吸收系数：还有一部分将通过波导效应容ProE、Zemax以及CodeV等软件的模型文被导走，或者被吸收，或者传向基板侧面，这部流件，采用Non-Sequental和M onte Carb法进分损失由界面的全反射角日。决定。另外，通行光线仿真，对光线进行有效和准确地分析，能仿过A1层反射的光，也经历上述三过程，并增加真所有类型的显示系统（从背光系统到光管、光A层的反射损失。因此，将能成为外输出光的光纤、显示面板和CD投影系统)。比起传统的方通量与总光通量之比定义为光抽取因子F。忽法，Tracepro在建立显示系统的原型时，时间上和略吸收损失和A1层的反射损失之后，因为成本上要大大减少。本文中的OLED器件及其微ng≈nm≈nm,所以只需考虑O/玻璃界面透镜均使用Tracepro软件绘制，并利用该软件人界面1)玻璃/空气界面界面2)光能的反射为设置光线接收表面的方法获取相关设计数据。损失和光波导效应带来的损失，在界面2处的光抽取因子就是OLED总的抽取因子F,于是2原理OLED结构简化为光线在界面1、2的透射率近似用垂直透射率T、T2表示：有机电致发光器件的外量子效率n可表示为：=99.2P%2)=96%为激子生成能发光的激发单态或三重态的效率：T2=n3为激发态发生辐射跃迁产生发光的效率；n4设发光点S发出的光各向同性，且发光光强为为器件输出的光子数与发光生光子数的比值：总的光通量为P,光线在界面1处的全反射角近年来，高质量的有机EL的内量子效率在不断提高，但它的外量子效率却非常有限。这是由于为了计算界面2的光抽取因子，考察从S点出口4非常低的缘故。造成这种情况的原因是多方面发，与界面1成61角6<0的光线。在界面1折的，其中之一是由于器件内部产生的辐射，在向表射之后，在界面2的入射角为0”d0,对应的立体面传播的过程中，要有一部分被吸收，在到达表面后，由于器件材料与周围介质的折射率不同，在界2面处还要有一部分被反射。为了更有效地提高器件发光效率，对光从器件输出到空气这一过程的研究是必不可少的同。本文利用Tracepro对OLED可得进行了仿真，并通过改变玻璃表面微透镜形状来增根据光束能量相等原则：加外量子效率，从而根据结果对微透镜进行改进。3设计所以の本文利用单层OLED器件来进行微透镜的设计。单层0LED器件结构为玻璃(0.75mm)m0根据折射定律(100m)/A4(200m)/A1可得3.1理论基础OLED器件发光机理是空穴和电子在发光层中复合发光，电能直接转换为光能。能够成为综合以上各式，可以得出：May2008总第88期现代显示Advanced D isp lay31C 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net吴非，陈文彬：Tracepro在OLED微透镜设计中的应用出射光为2,536条。因为考虑了器件本身对光子的吸收，所以外量子效率稍偏于其理论结果。23.3利用Tracepro进行微透镜设计技术交流所以对应临界角02的立体角内的光能：以球微透镜为例，对利用Tracepro进行微透镜设计进行说明。在微透镜设计中主要考虑微透镜本进行微透镜的尺寸和排列的设计。如图3所示：进而可得：F=T2P2P。=1&95%T2=189%3.2OLED器件建模首先对OLED器件模型进行适当简化：将发光面定义为朗伯光源，不考虑器件本身的微腔效应等。然后利用Tracepro对OLED器件进行仿真：将发光面设定为1W,追踪光线为10000的朗伯光图3 Reptile的效果图源，再对器件材料的折射率和吸收系数进行设定，分别对各个面进行设定，最后人为设置一个接收先设计三种周期相同但径高比不同的球微透镜面。追踪光线轨迹，如图1所示。来进行比较：球微透镜一（球冠直径20μm,高7um),球微透镜二（球冠直径20μm,高5um),球微透镜二（球冠直径20μm,高3μm)。对三种模型进行仿真，得到外量子效率分别为：232%，216%,20.3%。0-1图1OLED光线追踪图-164-23210-1-2-34-5-6-7-3图4优化后的结果-4以微透镜二为例，来考虑填充因子对外量子效率的影响。同样制作三种周期不同的微透镜二进行-6比较：周期为30μm,周期为25μm,周期为22μm。可得到外量子效率分别为：21.6%，233%，43210-1-2-34-5-6-7241%。可见微透镜对外量子效率的影响很重要，对图2 Tracepro仿真结果于周期为22m的微透镜一，外量子效率高达仿真结果一接受面上的光强分布如图2所示241%。显示屏的混色效果与视角相关，需要从色度和光强以上主要是对利用Tracepro对OLED微透镜度两个方面进行分析。本文主要研究外量子效率，所的设计进行了探索，实际制作中还要结合制作工艺以只对绿色OLED进行光线模拟。)对微透镜参数进行调整，比如用光刻胶热熔法制作由图2可知，0LED外量子效率为16.657%，微透镜会对微透镜的高度有一定限制司。32现代显示Advanced D isp layMay2008总第88期C 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net