金泽工业大学光电磁场应用研究所教授三上明义的研究小组试制出,采用绿色发光磷光材料的OLED元件,发光效率达210lm/W。这是通过使光提取效率超过原来的两倍、提高至56.9%而实现的。
三上明义研究小组通过详细计算OLED元件中的光运动情况,找到实现高光提取效率的方法。针对OLED元件的厚数百nm以下的超薄半导体层以及密封层等膜厚数百μm~1mm的“厚膜层”中的光的运动情况,按照波长及偏振光进行了分析。分析发现,原来的OLED元件有50%-70%的光能量未从半导体层输出,而是以热量的形式被浪费掉。
在此基础上,三上明义研究小组将厚膜层的折射率提高至2之后,再次对光运动进行计算,证实有2/3的光能量转移到了厚膜层。不过,这只是直接改变了光聚集的层,并无助于实现高光提取效率,向元件外部输出的光线比例仍比较低。
三上明义研究小组在厚膜层的厚0.7mm、折射率为2.03的玻璃表面上形成了0.3mm间距的透镜阵列结构,由此将厚膜层中聚集的光高效提取到元件外部。在实际试制的OLED元件,并对其进行的检测表明,获得了56.9%的高光提取效率。
三上明义表示,该元件理论上的光提取效率为75~80%。透镜阵列的改进余地也还很大。研究小组的目标是“实现无损失的光源”,除此次的厚膜层和透镜阵列之外,如果结合索尼开发的“微腔构造”等技术,便有望大幅接近这一目标。
注:本文所提到的光提取效率是假设磷光材料的内部量子效率为100%计算出来的。与外部量子效率的数值相同。
三上明义研究小组试制的高效绿色发光OLED元件